KR100399380B1 - Nonvolatile Semiconductor Memory, Method of Reading from and Writing to the Same and Method of Manufacturing the Same - Google Patents

Nonvolatile Semiconductor Memory, Method of Reading from and Writing to the Same and Method of Manufacturing the Same Download PDF

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KR100399380B1 KR10-2001-0017030A KR20010017030A KR100399380B1 KR 100399380 B1 KR100399380 B1 KR 100399380B1 KR 20010017030 A KR20010017030 A KR 20010017030A KR 100399380 B1 KR100399380 B1 KR 100399380B1
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Abstract

본 발명은, 반도체기판상에, 제1절연막을 개재하여 형성된 플로팅 게이트; 제2절연막을 개재하여 플로팅 게이트와 소정의 간격을 두고 형성된 스플릿게이트; 적어도 플로팅 게이트상에 제3절연막을 개재하여 형성된 제어게이트; 및 채널방향으로 스플릿게이트와 반대측의 플로팅 게이트의 단부에서 플로팅 게이트와 용량결합하는 반도체기판 표면층에 형성된 불순물확산층을 포함하는 셀을 적어도 2개 갖는 불휘발성반도체 기억장치에 있어서, 한 셀의 플로팅 게이트 및 스플릿게이트가 인접한 다른 셀의 플로팅 게이트 및 스플릿게이트와 채널방향을 따라 교대로 배치되고, 또한 한 셀의 불순물확산층이 인접한 다른 셀의 스플릿게이트와 용량결합함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치를 제공한다.The present invention provides a semiconductor device comprising: a floating gate formed on a semiconductor substrate via a first insulating film; A split gate formed at a predetermined distance from the floating gate via the second insulating film; A control gate formed on at least a floating gate via a third insulating film; And a dopant diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate surface capacitively coupled to the floating gate at an end of the floating gate opposite to the split gate in the channel direction, the nonvolatile semiconductor memory device having at least two cells; A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that a split gate is alternately arranged along a channel direction with a floating gate and a split gate of another adjacent cell, and an impurity diffusion layer of one cell is capacitively coupled with a split gate of another adjacent cell. do.

Description

불휘발성 반도체 기억장치, 그의 독출 및 기입 방법, 그의 제조방법{Nonvolatile Semiconductor Memory, Method of Reading from and Writing to the Same and Method of Manufacturing the Same}Nonvolatile Semiconductor Memory, Method for Reading and Writing, and Method for Manufacturing thereof Nonvolatile Semiconductor Memory, Method of Reading from and Writing to the Same and Method of Manufacturing the Same

본 발명은 불휘발성 반도체 기억장치, 그의 독출 및 기입 방법 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은, 스플릿게이트(split gate)(SPG) 구조셀을 갖는 고집적가능한 불휘발성 반도체 기억장치, 그의 독출 및 기입 방법 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, a reading and writing method thereof, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a highly integrated nonvolatile semiconductor memory device having a split gate (SPG) structure cell, a read and write method thereof, and a manufacturing method thereof.

불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀 사이즈를 축소하는 방법으로서, 가상 접지형 구조(virtual grounding structure)가 제안되어 있다. 이 가상접지형 구조는 비트 라인과 드레인으로서의 불순물확산층(52)과의 접속을 필요로 하지 않고, 다른 셀의 소스와 그 셀과 인접하는 셀의 드레인을 공유할 수 있어서, 하나의 비트 라인을 생략할 수 있다. 그로 인해서, 셀 스케일링이 용이하고, NOR구조에서 셀 영역을 최소로 할 수 있다. 따라서, 가상접지형 구조는 대용량화에 적합하다. 가상접지형 구조의 종래기술의 일례가, 일본국 공개 특허 공보 제 94-196711호 공보에 기재되어 있다. 이하 도 22를 참조하여 종래기술을 설명한다.As a method of reducing the memory cell size of a nonvolatile semiconductor memory device, a virtual grounding structure has been proposed. This virtual ground type structure does not require connection of the impurity diffusion layer 52 as a bit line and a drain, and can share the source of another cell and the drain of a cell adjacent to the cell, thus omitting one bit line. can do. Therefore, cell scaling is easy and the cell area in the NOR structure can be minimized. Therefore, the virtual grounding structure is suitable for large capacity. An example of the prior art of the virtual ground type structure is described in Japanese Patent Laid-Open No. 94-196711. Hereinafter, the prior art will be described with reference to FIG. 22.

도 22에는, 제1도전형 반도체기판(50)에 형성된 매립된 비트 라인(51)이, 제2도전형 저농도 불순물확산층과 제2도전형 고농도 불순물확산층(53)으로 이루어진 비대칭구조를 가지고 있다. 불순물확산층(52)은 인접하는 메모리셀의 플로팅 게이트(54a)와 오버랩되며, 불순물확산층(53)은 다른 인접하는 메모리셀의 플로팅 게이트(54b)와 오버랩되어 있다. 요컨대, 매립된 비트 라인(51)은 하나의 셀의 소스로서 그리고 그 셀에 인접한 셀의 드레인으로서 작용한다.In FIG. 22, the buried bit line 51 formed in the first conductive semiconductor substrate 50 has an asymmetric structure composed of the second conductive type low concentration impurity diffusion layer and the second conductive type high concentration impurity diffusion layer 53. The impurity diffusion layer 52 overlaps with the floating gate 54a of the adjacent memory cell, and the impurity diffusion layer 53 overlaps with the floating gate 54b of the other adjacent memory cell. In short, the embedded bit line 51 acts as a source of one cell and as a drain of a cell adjacent to that cell.

그러나, 상기와 같은 가상접지형 구조는, 어떤 셀의 독출시에 그 셀에 인접한 셀의 영향을 받기 쉽다고 알려져 있다. 따라서 만족스러운 독출 정밀도를 얻을 수 없고 또한 다가회로(multi-valued circuit)를 얻기 곤란하다는 문제가 있다.However, such a virtual ground type structure is known to be susceptible to the influence of a cell adjacent to a cell when a cell is read. Therefore, there is a problem in that satisfactory reading accuracy cannot be obtained and it is difficult to obtain a multi-valued circuit.

이러한 문제점과 관련하여, SPG 구조셀을 이용한 가상접지형 구조가 알려져 있다(특개평 5-152579호 공보 참조). 구체적으로는, 도 23에 나타낸 바와 같이, 채널 방향으로 SPG(61)의 양 측벽에 측벽 스페이서로서 플로팅 게이트(62a,62b)가 각각 설치되고, 채널방향을 따라 제어게이트(63)가 설치되어 있다. 또한, 반도체기판(64)의 표면층에는, 플로팅 게이트(62a)와 용량결합하는 불순물확산층(65a)과, 플로팅 게이트(62b) 및 SPG(61)과 용량결합하는 불순물확산층(65b)이 설치되어 있다. 또한, 불순물확산층(65b)은, 인접하는 셀의 플로팅 게이트(62a)와도 용량결합하고 있다.In connection with this problem, a virtual grounded structure using an SPG structure cell is known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-152579). Specifically, as shown in FIG. 23, floating gates 62a and 62b are provided on both sidewalls of the SPG 61 in the channel direction as sidewall spacers, and control gates 63 are provided along the channel direction. . The impurity diffusion layer 65a for capacitively coupling with the floating gate 62a and the impurity diffusion layer 65b for capacitively coupling with the floating gate 62b and the SPG 61 are provided on the surface layer of the semiconductor substrate 64. . The impurity diffusion layer 65b is also capacitively coupled to the floating gate 62a of the adjacent cells.

여기서, 메모리셀의 재기입 방법으로서, 다양한 방법이 알려져 있는데, 예컨대, 파울러-노드하임(Fowler Nordheim)(FN) 터널전류를 이용하여 기판으로부터 플로팅 게이트에, 또는 플로팅 게이트로부터 드레인에 전자를 주입하는 방법, 채널열전자(CHE)를 이용하여 소스로부터 플로팅 게이트에, 또는 드레인으로부터 플로팅 게이트에 전자를 주입하는 방법을 들 수 있다. 이들 방법중, 도23에 나타낸 구조의 메모리셀에서는, SPG의 양 측벽에 플로팅 게이트가 형성되어 있기 때문에, FN 터널전류를 이용하여 플로팅 게이트로부터 드레인에 전자를 주입하는 방법에 의해서 재기입을 행할 수 없어서 메모리셀의 적용범위가 좁아지는 문제가 있었다.Here, as a method of rewriting a memory cell, various methods are known. For example, electrons are injected from a substrate to a floating gate or from a floating gate to a drain using a Fowler Nordheim (FN) tunnel current. A method of injecting electrons from a source to a floating gate or from a drain to a floating gate using channel thermal electrons (CHE). Of these methods, in the memory cell having the structure shown in Fig. 23, since floating gates are formed on both sidewalls of the SPG, rewriting cannot be performed by the method of injecting electrons into the drain from the floating gate using the FN tunnel current. There is a problem that the application range of the memory cell is narrowed.

또한, 미세화가 더욱 진행되어 게이트 길이가 보다 짧아지면, 소스/드레인 사이의 내압이 저하되어 기입 에러가 발생한다. 따라서 셀 영역의 축소가 어렵게 된다.Further, as the miniaturization further progresses and the gate length becomes shorter, the breakdown voltage between the source and the drain decreases, and a write error occurs. Therefore, it is difficult to reduce the cell area.

도 24a는, 상기 종래예에 있어서 셀면적의 축소가 곤란하다는 것을 설명하기 위한 평면도이고, 도 24b는 도 24a의 A-A' 단면도를, 도 24c는 도 24a의 B-B' 단면도를 나타내는 것이다. 도 24a - 24c에 있어서, 71은 확산 비트 라인, 72는 저농도의 불순물확산층, 73은 고농도의 불순물확산층, 74는 플로팅 게이트, 75는 제어게이트를 나타내고 있다. 또한, 도 24b는 제어게이트에 평행한 방향의 단면도, 도 24c는 제어게이트에 대하여 수직한 방향의 단면도를 나타내고 있다.24A is a plan view for explaining that it is difficult to reduce the cell area in the conventional example, FIG. 24B is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 24A, and FIG. 24C is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 24A. In FIGS. 24A to 24C, 71 shows a diffusion bit line, 72 shows a low concentration impurity diffusion layer, 73 shows a high concentration impurity diffusion layer, 74 shows a floating gate, and 75 shows a control gate. 24B is a sectional view in a direction parallel to the control gate, and FIG. 24C is a sectional view in a direction perpendicular to the control gate.

도 24a-24c의 불휘발성 반도체 기억장치를 제작할 때의 최소가공치수를 F(예컨대, 0.15㎛ 프로세스라고 할 때, F = 0.15㎛가 된다)라 하면, 제어게이트에 평행한 방향의 메모리셀 치수는 Lg(소스/드레인 사이의 채널길이) + F(비트라인 폭)가 된다.이러한 메모리셀에 있어서, 통상적인 기입전압을 인접한 비트 라인에 인가할 때, 소스와 드레인 사이의 내압을 확보하기 위해서는 상기 Lg의 값은 약 0.3㎛ 정도 필요하게 된다. 즉, 최소가공치수 F값을 0.15㎛으로 할 때, Lg = 2F가 된다. 그 결과, 메모리셀의 X 방향(제어게이트에 평행한 방향) 치수는 3F가 된다. 한편, Y 방향(제어게이트에 수직한 방향) 치수는, 플로팅 게이트와 제어게이트가 서로 겹쳐져 있는 영역의 치수 F와, 메모리셀들 사이의 영역의 치수 F의 합인 2F가 된다.If the minimum processing dimension when fabricating the nonvolatile semiconductor memory device shown in Figs. 24A-24C is F (for example, F = 0.15 µm for a 0.15 µm process), the memory cell dimension in the direction parallel to the control gate is Lg (channel length between source / drain) + F (bitline width). In such a memory cell, in order to ensure the breakdown voltage between the source and the drain when a conventional write voltage is applied to an adjacent bit line, The value of Lg needs about 0.3 micrometer. That is, when the minimum machining dimension F value is 0.15 占 퐉, Lg = 2F. As a result, the dimension of the X-direction (direction parallel to the control gate) of the memory cell is 3F. On the other hand, the Y-direction (direction perpendicular to the control gate) is 2F, which is the sum of the dimension F of the region where the floating gate and the control gate overlap each other and the dimension F of the region between the memory cells.

따라서, 종래 기술에 따른 가상접지형 구조의 메모리셀 영역은 6F2가 되어, 실제의 최소치인 4F2의 실현은 곤란하다.Therefore, the memory cell area of the virtual ground type structure according to the prior art becomes 6F 2 , and it is difficult to realize the actual minimum of 4F 2 .

한편, 도23의 구조에서도, 소스와 드레인 사이에 추가로 트랜지스터(SPG 트랜지스터)를 필요로 하기 때문에 이 트랜지스터가 차지하는 면적이 스켈링(scaling)을 하는데 있어서 큰 방해가 되었다.On the other hand, also in the structure of Fig. 23, since an additional transistor (SPG transistor) is required between the source and the drain, the area occupied by this transistor has been a major obstacle in scaling.

따라서, 이러한 SPG 구조셀을 채택하는 한, SPG 영역이 반드시 존재하므로, 전술한 구조에서와 같이, 실제의 셀면적 최소치인 4F2의 실현은 곤란하다.Therefore, as long as such a SPG structure cell is adopted, an SPG region always exists, and as in the above-described structure, it is difficult to realize 4F 2 , which is the actual cell area minimum.

도 1a 내지 도 1d는 각각 본 발명의 실시예 1의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 개략 평면도 및 단면도.1A to 1D are each a schematic plan view and a sectional view of a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 메모리셀의 등가회로도.FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the memory cell of FIG. 1. FIG.

도 3a 내지 도 3c는 도 1의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.3A to 3C are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing the memory cell of FIG.

도 4a 내지 도 4d는 도 1의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.4A to 4D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing the memory cell of FIG.

도 5는 도 1의 메모리셀을 3 x 2 비트 어레이로 한 경우의 등가회로도.Fig. 5 is an equivalent circuit diagram when the memory cell of Fig. 1 is a 3 × 2 bit array.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예 2의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.6A to 6C are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 2 of the present invention;

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예 2의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.7A to 7D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 2 of the present invention;

도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명의 실시예 3의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 개략 평면도 및 단면도.8A to 8D are schematic plan and sectional views of a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention, respectively.

도 9는 도 8의 메모리셀 영역을 설명하기 위한 개략도.FIG. 9 is a schematic diagram for describing a memory cell region of FIG. 8; FIG.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예 3의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.10A and 10B are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 3 of the present invention;

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예 3의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.11A and 11B are schematic cross sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 3 of the present invention;

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예 3의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.12A and 12B are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 3 of the present invention;

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시예 3의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.13A and 13B are schematic cross sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 3 of the present invention;

도 14는 본 발명의 실시예 3의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.14 is a schematic cross-sectional view of a method of manufacturing a memory cell of Example 3 of the present invention;

도 15a 및 도 15b는 본 발명의 실시예 4의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.15A and 15B are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 4 of the present invention;

도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예 5의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.16A and 16B are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 5 of the present invention;

도 17은 본 발명의 실시예 6의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.Fig. 17 is a schematic cross sectional view of a method of manufacturing a memory cell of Example 6 of the present invention;

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시예 8의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.18A and 18B are schematic cross sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 8 of the present invention;

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 실시예 8의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.19A and 19B are schematic cross sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 8 of the present invention;

도 20a 및 도 20b는 본 발명의 실시예 8의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.20A and 20B are schematic cross sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 8 of the present invention;

도 21a 및 도 21b는 본 발명의 실시예 8의 메모리셀의 제조방법의 개략공정단면도.21A and 21B are schematic cross sectional views of a method of manufacturing a memory cell of Example 8 of the present invention;

도 22는 종래의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 개략단면도.Fig. 22 is a schematic sectional view of a memory cell of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

도 23은 종래의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 개략단면도.Fig. 23 is a schematic sectional view of a memory cell of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

도 24a 및 도 24b는 각각 종래의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 개략평면도 및 단면도.24A and 24B are schematic plan and cross-sectional views, respectively, of a memory cell of a conventional nonvolatile semiconductor memory device;

본 발명에 의하면, 반도체 기판상에, 제1절연막을 개재하여 형성된 플로팅 게이트; 제2절연막을 개재하여 플로팅 게이트와 소저으이 간격을 두고 형성된 스플릿게이트(SPG); 적어도 플로팅 게이트상에 제3절연막을 개재하여 형성된 제어게이트; 및 채널방향으로 스플릿게이트와 반대측의 플로팅 게이트의 단부에서 플로팅 게이트와 용량결합하는 반도체기판 표면층에 형성된 불순물확산층을 포함하는 셀을 적어도 2개 갖는 불휘발성 반도체 기억장치에 있어서, 한 셀의 플로팅 게이트 및 스플릿게이트가 인접한 다른 셀의 플로팅 게이트 및 스플릿게이트와 채널방향을 따라 교대로 배치되고, 또한 한 셀의 불순물 확산층이 인접한 다른 셀의 스플릿게이트와 용량결함함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a floating gate formed on a semiconductor substrate via a first insulating film; A split gate SPG formed at a distance from the floating gate through the second insulating layer; A control gate formed on at least a floating gate via a third insulating film; And a dopant diffusion layer formed on a semiconductor substrate surface layer capacitively coupled to the floating gate at an end of the floating gate opposite to the split gate in a channel direction, comprising: a floating gate of one cell; A nonvolatile semiconductor memory device is provided in which split gates are alternately arranged along the channel direction with floating gates and split gates of other adjacent cells, and an impurity diffusion layer of one cell is capacitance-defective with the split gate of another adjacent cell. do.

또한 본 발명은, 상기 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 독출하는 방법에 있어서, 한 셀의 분순물확산층을 접지하고, 인접한 다른 셀의 불순물확산층에 전위를 인가하거나 또는 상기 한 셀의 분순물확산층에 전위를 인가하여, 상기 인접한 다른 셀의 불순물확산층을 접지함으로써, 한 셀로부터 데이터를 독출하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for reading data from the nonvolatile semiconductor memory device, the method comprising: grounding a dispersion diffusion layer of one cell and applying a potential to an impurity diffusion layer of another adjacent cell, or a dispersion diffusion layer of one cell; Provided is a method of reading data from one cell by applying a potential to the impurity diffusion layer of another adjacent cell to ground.

또한, 본 발명에 따르면, 제1항의 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 독출하는 방법에 있어서, 한 셀의 스플릿게이트에 전위를 인가하고 인접한 다른 셀의 스플릿게이트에 전위를 인가하지 않음에 의해 상기 인접한 다른 셀로부터 상기 한 셀을 격리함으로써, 한 셀로부터 데이터를 독출하는 방법이 제공된다.Further, according to the present invention, in the method of reading data from the nonvolatile semiconductor memory device of claim 1, the potential is applied by applying a potential to the split gate of one cell and not applying the potential to the split gate of another adjacent cell. By isolating one cell from another adjacent cell, a method is provided for reading data from one cell.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 불휘발성 반도체 기억장치로 또는 그로부터 데이트를 기입/소가하는 방법에 있어서, 플로팅 게이트와 반도체기판 사이 또는 한 셀의 플로팅 게이트와 불순물확산층 사이에 흐르는 FN 터널전류를 이용하여 데이터를 기입/소거하는 방법이 제공된다.Further, according to the present invention, in the method for writing and writing data to or from the nonvolatile semiconductor memory device, the FN tunnel current flowing between the floating gate and the semiconductor substrate or between the floating gate of one cell and the impurity diffusion layer is used. A method of writing / erasing data is provided.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법에 있어서, 한 셀의 불순물확산층에 소정의 전위를 인가하고, 다른 셀의 분순물확산층을 접지함에 의해 전류를 흐르게 하고, 또한 스플릿게이트에 제1전류를 인가하여 스플릿게이트와 대향하는 채널영역을 약반전상태로 하여 스플릿게이트의 단부로부터 열전자를 주사함으로써, 한 셀에 데이터를 기입하는 방법이 제공된다.Further, according to the present invention, in the method of writing data to the nonvolatile semiconductor memory device, a current is applied by applying a predetermined potential to the impurity diffusion layer of one cell and grounding the impurities diffusion layer of another cell, In addition, a method of writing data into a cell by applying a first current to a split gate to scan hot electrons from an end portion of the split gate with the channel region facing the split gate in an inverted state is provided.

또한, 본 발명에 의하면, 제1항의 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법에 있어서, 한 셀의 불순물확산층에 소정의 전위를 인가하고, 다른 셀의 불순물확산층을 접지함에 의해 전류를 흐르게 하고, 또한 스플릿게이트에 제2전류를 인가하여 스플릿게이트와 대향하는 채널영역을 강번전상태로하여 상기 한 셀의 불순물확산층으로부터 열전자를 주사함으로써, 한 셀의 데이터를 기입하는 방법이 제공된다.According to the present invention, in the method of writing data to the nonvolatile semiconductor memory device of claim 1, a current is applied by applying a predetermined potential to the impurity diffusion layer of one cell and grounding the impurity diffusion layer of another cell. In addition, a method of writing data of one cell by applying a second current to the split gate to scan hot electrons from the impurity diffusion layer of the one cell with the channel region opposing the split gate in a strongly energized state is provided.

또한, 본 발명에 의하면, (a1) 반도체기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 제1절연막을 개재하여, 채널방향으로 소정의 간경을 두고 적어도 2개의 플로팅 게이트를 형성하는 단계; (b1) 반도체기판상에서, 각각의 플로팅 게이트의 일측에, 채널방향으로, 제2절연막을 개재하여 2개의 스플릿게이트를 형성하는 단계; (c1) 한 셀의 플로팅 게이트 및 인접한 다른 셀의 스플릿게이트와의 사이의 반도체기판 표면층에 불순물확산층을 형성함으로써, 그 불순물확산층이 한 셀의 플로팅 게이트 및 인접한 다른 셀의 스플릿게이트의 쌍방과 용량결합되도록 하는 단계; (d1) 각각의 플로팅 게이트상에 제3절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법이 제공된다.According to the present invention, (a1) forming at least two cells on a semiconductor substrate by forming at least two floating gates with a predetermined gap in a channel direction through a first insulating film; (b1) forming two split gates on one side of each floating gate in the channel direction on the semiconductor substrate via a second insulating film; (c1) By forming an impurity diffusion layer in the surface layer of the semiconductor substrate between the floating gate of one cell and the split gate of another cell, the impurity diffusion layer is capacitively coupled to both the floating gate of one cell and the split gate of another cell. Making it possible; (d1) A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device is provided, which includes forming a control gate on each floating gate via a third insulating film.

또한, 본 발명에 의하면, (a2) 반도체 기판 상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 제1 절연막을 개재하여, 채널 방향으로 소정의 간격을 두고 적어도 2개의 플로팅 게이트를 형성하는 단계; (b2) 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트 상에 형성된 마스크를 이용하여, 불순물을 비스듬한 방향으로부터 이온주입함으로써, 각각의 플로팅 게이트의 일측의 반도체 기판 표면층에 불순물확산층을 형성하는 단계; (c2) 각각의 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트 상에 형성된 마스크를 이용하여, 불순물 확산층의 일부를 포함하는 반도체 기판에 2개의 트렌치를 형성하는 단계; (d2) 트렌치의 측면 및 저면에 제2 절연막을 형성하는 단계; (e2) 트렌치를 도전성 물질로 매립함으로써 스플릿 게이트 2개를 형성하는 단계; 및 (f2) 각각의 플로팅 게이트 상에 제3 절연막을 개재하여 제어 게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 비위발성 반도체 기억장치의 제조방법이 제공된다.According to the present invention, (a2) forming at least two cells on a semiconductor substrate by forming at least two floating gates at predetermined intervals in a channel direction through a first insulating film; (b2) forming an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate surface layer on one side of each floating gate by using a floating gate as a mask or implanting impurities from an oblique direction using a mask formed on the floating gate; (c2) forming two trenches in the semiconductor substrate including a portion of the impurity diffusion layer using each floating gate as a mask or using a mask formed on the floating gate; (d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) forming two split gates by filling the trench with a conductive material; And (f2) forming a control gate on each floating gate with a third insulating film interposed therebetween.

또한, 본 발명에 의하면, (a2) 반도체 기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 제1 절연막을 개재하여, 채널방향으로 소정의 간격을 두고 적어도 2개의 플로팅 게이트를 형성하는 단계; (b2) 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트 상에 형성된 마스크를 이용하여, 불순물을 비스듬한 방향으로부터 이온주입함으로써, 각각의 플로팅 게이트의 일측의 반도체 기판 표면층에 불순물화산층을 형성하는 단계; (c2)' 각각의 플로팅 게이트의 측벽 상에 측벽 스페이서를 형성하고, 또한 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여, 불순물 확산층의 일부를 포함하는 반도체기판에 2개의 트렌치를 형성하는 단계; (d2) 트렌치의 측면 및 저면에 제2 절연막을 형성하는 단계; (e2) 트렌치를 도전성 물질로 매립함으로써 스플릿게이트 2개를 형성하는 단계; 및 (f2) 각각의 플로팅 게이트 상에 제3 절연막을 개재하여 제어 게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, (a2) to form at least two cells on a semiconductor substrate, forming at least two floating gates at predetermined intervals in a channel direction via a first insulating film; (b2) forming an impurity volatilization layer on the semiconductor substrate surface layer on one side of each floating gate by implanting impurities from an oblique direction using a floating gate as a mask or a mask formed on the floating gate; (c2) 'forming a sidewall spacer on the sidewall of each floating gate, and using the floating gate and the sidewall spacer as a mask to form two trenches in the semiconductor substrate including a portion of the impurity diffusion layer; (d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) forming two split gates by filling the trench with a conductive material; And (f2) forming a control gate on each floating gate with a third insulating film interposed therebetween.

또한, 본 발명에 의하면, (a2) 반도체 기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 제1 절연막을 개재하여, 채널방향으로 소정의 간격을 두고 적어도 2개의 플로팅 게이트를 형성하는 단계; (b2)" 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트 상에 형성된 마스크를 이용하여, 적어도 플로팅 게이트 사이의 영역에 이온을 주입하고 어닐링하는 단계; (c2)" 각각의 플로팅 게이트의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성하고, 또한 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여, 2개의 트렌치를 형성함으로써, 각각의 측벽 스페이서의 아래의 반도체기판 표면층에 플로팅 불순물확산층 및 불순물확산층을 제공하는 단계; (d2) 트렌치의 측면 및 저면에 제2절연막을 형성하는 단계; (e2) 트렌치를 도전성물질로 매립함으로써 스플릿게이트 2개를 형성하는 단계; 및 (f2) 각각의 플로팅 게이트 상에 제3 절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, (a2) to form at least two cells on a semiconductor substrate, forming at least two floating gates at predetermined intervals in a channel direction via a first insulating film; (b2) "implanting and annealing at least a region between the floating gates using a floating gate as a mask or a mask formed on the floating gate; (c2)" sidewalls on the sidewalls of each floating gate Providing a floating impurity diffusion layer and an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate surface layer below each sidewall spacer by forming a spacer and also forming two trenches using the floating gate and the sidewall spacers as masks; (d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) forming two split gates by filling the trench with a conductive material; And (f2) forming a control gate on each floating gate with a third insulating film interposed therebetween.

또한, 본 발명에 의하면, (a2) 반도체 기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 제1절연막을 개재하여, 채널방향으로 소정의 간격을 두고 적어도 2개의 플로팅 게이트를 형성하는 단계; (b2)" 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트 상에 형성된 마스크를 이용하여, 적어도 플로팅 게이트 사이의 영역에 이온을 주입하고 어닐링하는 단계; (c2)"' 적어도 플로팅 게이트 사이에 2개의 트렌치를 형성함으로써, 트렌치의 측면을 따라 연장된 플로팅 게이트의 단부 아래로, 플로팅 불순물확산층 및 불순물확산층을 각각 제공하는 단계; (d2) 트렌치의 측면 및 저면에 제2절연막을 형성하는 단계; (e2) 트렌치를 도전성물질로 매립함으로써 스플릿 게이트 2개를 형성하는 단계; 및 (f2) 각각의 플로팅 게이트 상에 제3절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법이 제공된다.According to the present invention, (a2) forming at least two cells on a semiconductor substrate by forming at least two floating gates at predetermined intervals in a channel direction through a first insulating film; (b2) "implanting and annealing at least a region between the floating gates using a floating gate as a mask or a mask formed on the floating gate; (c2)" 'two trenches between at least the floating gates Providing a floating impurity diffusion layer and an impurity diffusion layer, respectively, below the ends of the floating gate extending along the sides of the trench; (d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) forming two split gates by filling the trench with a conductive material; And (f2) forming a control gate on each floating gate with a third insulating film interposed therebetween.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 이하의 상세한 설명으로부터 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 구체적인 실시예들은 단지 예시를 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 기술사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 개변과 변형이 가능함을 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.These and other objects of the present invention will be more readily understood from the following detailed description. However, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as the detailed description and the specific embodiments are merely for illustrative purposes.

상기한 본 발명에 따르면, SPG 구조셀을 이용한 가상접지형 구조에 있어서, 데이터의 기입을 위해서, FN 터널전류를 이용한 방법 및 CHE를 이용한 방법을 이용할 수 있다. 따라서, 고신뢰성, 고속 기입이 가능한 불휘발성 반도체 기억장치를 제공할 수 있다.According to the present invention described above, in the virtual ground type structure using the SPG structure cell, a method using FN tunnel current and a method using CHE can be used for writing data. Therefore, a nonvolatile semiconductor memory device capable of high reliability and high speed writing can be provided.

또한, SPG와 불순물확산층으로 이루어진 SPG 트랜지스터를 트렌치에 매립함에 의해서, SPG에 영향을 받지 않고, 메모리셀 영역을 물리적 최소치인 4F2로 하는 것이 가능해지고, 따라서 대용량의 불휘발성 반도체 기억장치를 제공할 수 있다.In addition, by filling the trench with an SPG transistor composed of an SPG and an impurity diffusion layer, the memory cell area can be 4F 2 , which is a physical minimum, without being affected by the SPG, thereby providing a large capacity nonvolatile semiconductor memory device. Can be.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 하겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

도 1a는 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 일예를 나타내는 개략평면도이다. 또한, 도 1b는 X1-X1'면(채널방향에 평행한 면)의 단면도이고, 도 1c는 Y1-Y1'면(채널방향에 수직한 면)의 단면도이며, 도 1d는 Y2-Y2'면(채널방향과 수직 방향)의 단면도이다. 또한, 도 2는 도 1a의 메모리셀의 등가회로이다.1A is a schematic plan view showing an example of a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 1B is a cross-sectional view of the X1-X1 'plane (a plane parallel to the channel direction), FIG. 1C is a cross-sectional view of the Y1-Y1' plane (a plane perpendicular to the channel direction), and FIG. 1D is a Y2-Y2 'plane. It is sectional drawing of (channel direction and a perpendicular direction). 2 is an equivalent circuit of the memory cell of FIG. 1A.

도 1a∼ 도 1d에 있어서, 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀은, P형 실리콘으로 이루어지는 반도체기판(1)의 표면층에 N+불순물확산층(2,3)이 형성되어 있다. 불순물확산층(2,3) 사이의 반도체기판(1) 상에는, 폴리실리콘으로 이루어진 플로팅 게이트(5)가 터널산화막(제1절연막; 4)을 개재하여 형성되어 있고, 폴리실리콘으로 이루어진 SPG(7)가 SiO2로 이루어진 게이트산화막(제2 절연막; 6)을 개재하여 형성되어 있다. 또한, 플로팅 게이트 상에는 ONO막(8)으로 이루어진 제3절연막을 개재하여 제어 게이트(9)가 형성되어 있다.1A to 1D, in the memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device, N + impurity diffusion layers 2 and 3 are formed on the surface layer of the semiconductor substrate 1 made of P-type silicon. On the semiconductor substrate 1 between the impurity diffusion layers 2 and 3, a floating gate 5 made of polysilicon is formed via a tunnel oxide film (first insulating film 4), and the SPG 7 made of polysilicon is formed. Is formed via a gate oxide film (second insulating film) 6 made of SiO 2 . Further, the control gate 9 is formed on the floating gate via a third insulating film made of the ONO film 8.

제1∼제3절연막은, 상기 예시 외에, 산화막, 질화막 및 이들의 적층체이더라도 좋다. 그리고 반도체기판 및 불순물확산층의 도전형은, 상기와 반대이더라도 좋다. 또한, 메모리셀 자체가 웰(well) 내에 형성될 수도 있다.In addition to the above examples, the first to third insulating films may be oxide films, nitride films, and laminates thereof. The conductivity type of the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer may be opposite to that described above. In addition, the memory cell itself may be formed in a well.

불순물확산층(2)은 한 셀내에서는 소스로서의 기능을 갖고, 이 셀에 인접한 다른 셀에서는 드레인으로서의 기능을 갖는다. 터널산화막의 막두께는 3∼10nm(예컨대, 9nm), 게이트산화막의 막두께는 5∼30nm(예컨대, 20nm)로 할 수 있다.The impurity diffusion layer 2 has a function as a source in one cell and a drain in another cell adjacent to this cell. The film thickness of the tunnel oxide film may be 3 to 10 nm (for example, 9 nm) and the gate oxide film may be 5 to 30 nm (for example, 20 nm).

이하, 도 1a의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 제조방법을 도 3a∼ 도 4d를 참조하면서 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device of FIG. 1A will be described with reference to FIGS. 3A to 4D.

우선, 제1도전형의 반도체기판(1)상에 열산화에 의해 터널산화막(4)을 형성한다. 이어서, 터널산화막(4)상의 전체면에 10∼200nm(예컨대, 50nm)의 폴리실리콘층(5a), 5∼50nm(예컨대, 20nm)의 산화막(10), 10∼500nm(예컨대, 200nm)의 질화막(11)을 순차로 적층한다. 이 위에 레지스트 마스크(12)를 형성한 후, 질화막(11), 산화막(10), 폴리실리콘층(5a), 터널산화막(4)의 소정 부분을 에칭제거한다(도 3(a) 참조).First, a tunnel oxide film 4 is formed on the first conductive semiconductor substrate 1 by thermal oxidation. Next, the polysilicon layer 5a of 10 to 200 nm (eg 50 nm), the oxide film 10 of 5 to 50 nm (eg 20 nm), and 10 to 500 nm (eg 200 nm) are formed on the entire surface of the tunnel oxide film 4. The nitride films 11 are sequentially stacked. After the resist mask 12 is formed thereon, predetermined portions of the nitride film 11, the oxide film 10, the polysilicon layer 5a, and the tunnel oxide film 4 are etched away (see FIG. 3 (a)).

레지스트 마스크(12)를 제거한 후, 600∼1100℃에서 열산화를 행하여 폴리실리콘층(5a)의 양측벽에 실리콘산화막으로 이루어진 측벽 스페이서(13)를 형성한다. 측벽 스페이서들(13) 사이에 SPG 형성용의 폴리실리콘층(7a)을 퇴적한 후, 질화막(11)이 노출할 때까지 에치백(etch back)을 행하여 평탄화시킨다(도 3(b) 참조). 질화막(11)은 에칭 스토퍼(etch stopper)로서 기능한다.After the resist mask 12 is removed, thermal oxidation is performed at 600 to 1100 ° C. to form sidewall spacers 13 made of a silicon oxide film on both side walls of the polysilicon layer 5a. After the polysilicon layer 7a for SPG formation is deposited between the sidewall spacers 13, an etch back is performed until the nitride film 11 is exposed to planarize (see FIG. 3 (b)). . The nitride film 11 functions as an etch stopper.

다음으로, 한 셀의 폴리실리콘층(7a)과 채널방향으로 인접한 다른 셀의 폴리실리콘층(5a) 사이의 측벽 스페이서(13) 위에 개구를 갖는 레지스트 마스크(14)를 형성한다. 이 레지스트 마스크(14)를 마스크로 하여 측벽 스페이서(13)를 제거함으로써 반도체기판(1)을 노출시킨다. 다음에, 예컨대 비소(As)를 이온주입하여, 반도체기판 표면층에 불순물확산층(2,3)을 형성한다(도 3c 참조). 이 때의 이온주입의 조건으로서, 가속전압은 5∼30 kev(예컨대, 15 kev), 주입량은 1x1013∼1 ×1016-2(예컨대, 1×1014-2)이다.Next, a resist mask 14 having an opening is formed on the sidewall spacer 13 between the polysilicon layer 7a of one cell and the polysilicon layer 5a of another cell adjacent in the channel direction. The semiconductor substrate 1 is exposed by removing the sidewall spacers 13 using the resist mask 14 as a mask. Next, for example, arsenic (As) is ion-implanted to form impurity diffusion layers 2 and 3 in the semiconductor substrate surface layer (see FIG. As the conditions for ion implantation at this time, the acceleration voltage is 5 to 30 kev (for example, 15 kev), and the implantation amount is 1x10 13 to 1x10 16 cm -2 (for example, 1x10 14 cm -2 ).

이어서, 레지스트 마스크(14)를 제거한 후, 600∼1100℃(예컨대, 800℃)로 열처리하여, 상기 공정에서 측벽 스페이서(13)를 제거한 부분 및 폴리실리콘층(7a)위에 실리콘산화막(절연막; 15)을 형성한다(도 4d 참조). 이 열처리에 의해, 주입 영역의 결정성 회복 및 주입된 불순물의 활성화를 기할 수 있다. 또한, 폴리실리콘층(7a)은 SPG(7)로 된다.Subsequently, the resist mask 14 is removed and then heat treated at 600 to 1100 ° C. (for example, 800 ° C.) to remove the sidewall spacers 13 and the silicon oxide film (insulating film) on the polysilicon layer 7a. ) (See FIG. 4D). By this heat treatment, crystallinity recovery of the implanted region and activation of the implanted impurities can be performed. In addition, the polysilicon layer 7a becomes SPG7.

다음으로, 질화막(11) 및 산화막(10)을 에칭에 의해서 순차로 제거한다(도 4e 참조). 이 에칭에 의해 절연막(15)의 모서리가 약간 에칭되어 둥글게 되는데, 이는 단차(level difference)의 경감에 도움이 되므로 바람직하다.Next, the nitride film 11 and the oxide film 10 are sequentially removed by etching (see FIG. 4E). This etching slightly rounds the edges of the insulating film 15, which is preferable because it helps to reduce the level difference.

이어서, 40∼400 nm(예컨대, 100 nm)의 폴리실리콘층(5b)을 퇴적하고, 레지스트 마스크(16)를 사용하여 패터닝한다(도 4f 참조). 이 단계로 인해, 플로팅 게이트와 제어게이트의 오버랩 면적(overlapping area)이 증가한다. 그 결과, 게이트용량 커플링비(gate capacitance coupling ratio)가 증대하여 저전압화가 가능해진다. 본 실시예에서는, 폴리실리콘층(5b)을 위와 같은 이유 때문에 형성하지만, 이 폴리실리콘층(5b)은 생략가능하다.Next, a polysilicon layer 5b of 40 to 400 nm (for example, 100 nm) is deposited and patterned using the resist mask 16 (see FIG. 4F). This step increases the overlapping area of the floating gate and the control gate. As a result, the gate capacitance coupling ratio is increased to enable lower voltage. In the present embodiment, the polysilicon layer 5b is formed for the same reason as above, but the polysilicon layer 5b can be omitted.

이어서 레지스트 마스크(16)를 제거한다. 그리고, ONO막(8)으로 이루어진 제3절연막 및 폴리실리콘층(9a)을 퇴적한 후, 워드라인(word line)을 형성하기 위해서 패터닝을 실시한다. 따라서, 폴리실리콘층(5a, 5b 및 9a)과 ONO막(8)을 연속하여 에칭하여, 자기정합적으로 플로팅 게이트 및 제어게이트를 형성한다(도 4d 참조).The resist mask 16 is then removed. Then, after the third insulating film and the polysilicon layer 9a made of the ONO film 8 are deposited, patterning is performed to form a word line. Accordingly, the polysilicon layers 5a, 5b, and 9a and the ONO film 8 are successively etched to form floating gates and control gates in self-alignment (see FIG. 4D).

마지막으로, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)와 같은 보호막(미도시)을 퇴적한다.Finally, a protective film (not shown) such as BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass) is deposited.

이상의 공정을 경유한 후에, 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치가 완성된다.After the above steps, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is completed.

다음에, 메모리셀에서의 독출 및 기입동작을 도 5, 표 1 및 표 2를 이용하여 설명한다. 표에서, CG는 제어게이트, FG는 플로팅 게이트를 의미한다.Next, reading and writing operations in the memory cell will be described with reference to FIG. 5, Table 1, and Table 2. FIG. In the table, CG means control gate and FG means floating gate.

기입/소거Write / erase 구조rescue CGCG SPGSPG 드레인drain 소스sauce 기판Board 기입 1Entry 1 FNFN FG-기판FG-substrate 20V20 V 00 00 00 00 기입 2Entry 2 FNFN FG-기판FG-substrate -20V-20V 00 00 00 00 기입 3Entry 3 FNFN FG-기판FG-substrate -12V-12V 00 4V4V 00 00 기입 4Entry 4 CHECHE 소스sauce 12V12 V 2V2 V 4V4V 00 00 기입 5Entry 5 CHECHE 드레인drain 12V12 V 12V12 V 6V6 V 00 00

표 1은 독출 동작을, 표 2는 재기입 동작을 나타낸다. 이들 각각의 동작은 복수의 다른 모드가 가능하므로, 이하에 그러한 모드에 관하여 설명한다.Table 1 shows the read operation, and Table 2 shows the rewrite operation. Since each of these operations is capable of a plurality of different modes, such modes will be described below.

1) 독출 방법1) Read method

표 1의 독출 1에 나타낸 바와 같이, 드레인은 접지되어 있고, 소스에 1V, SPG에 3V, 기판을 접지한 상태로 제어게이트에 센스전압 3V를 인가할 때, 제어게이트 트랜지스트의 역치(threshold value)가 3V 이상이면 메모리 셀은 OFF 상태, 3V 이하이면 ON 상태가 되어, 메모리셀의 상태를 독출할 수 있다.As shown in the read 1 of Table 1, the drain is grounded, and the threshold value of the control gate transistor is applied when a sense voltage of 3V is applied to the control gate with 1V at the source, 3V at the SPG, and the substrate grounded. Is 3V or more, the memory cell is in an OFF state, and if it is 3V or less, the memory cell is in an ON state.

또한, 표 1의 독출 2에 나타낸 바와 같이, 드레인과 소스에 인가하는 전압을 반대로 하더라도 마찬가지로 독출이 가능하다.In addition, as shown in the read 2 of Table 1, the readout is similarly possible even if the voltages applied to the drain and the source are reversed.

2) 재기입 방법(Rewreiing)2) Rewreiing

본 발명에 의한 메모리셀은, 플로팅 게이트로의 전자의 주입 또는 배출에 의해서 트랜지스터의 역치전압을 변화시켜서 데이터를 기록시킬 수 있다. 또한, 이러한 메모리셀에서의 데이터의 재기입 메카니즘에 있어서는, FN 터널전류를 이용하거나 또는 CHE를 이용하는 것 모두 적용가능하다.The memory cell according to the present invention can write data by changing the threshold voltage of the transistor by injection or discharge of electrons into the floating gate. In addition, in the data rewriting mechanism of such a memory cell, both using FN tunnel current or using CHE is applicable.

우선 FN 터널전류를 이용하는 재기입에 대하여 이하에 설명한다.First, rewriting using the FN tunnel current will be described below.

2-1) 플로팅 게이트-기판 사이2-1) between floating gate and substrate

이 모드에서의 동작에 관해서는, 표 2의 기입 1에 나타낸 바와 같이, 드레인 및 기판은 접지되어 있고, 제어게이트에 양의(positive) 고전압(20 V)을 인가하면, 플로팅 게이트 하부의 채널영역(기판 표면)은 드레인전압(접지전위)과 동전위가 되고, 플로팅 게이트와 기판 사이에 10 MV/㎝ 정도의 고전계가 인가되어, 기판으로부터 플로팅 게이트로 전자가 주입된다. 한편, 소스에는 0 V가 인가되기 때문에, 플로팅 게이트로의 전자의 주입은 행하여지지 않는다. 그 결과, 선택된 메모리셀에서만, 제어게이트, 플로팅 게이트 및 불순물확산층을 포함하는 제어게이트 트랜지스터의 임계전압이 증가한다. 이 때 SPG는 인접셀로의 기입 에러를 방지하기 위해서 접지된다.Regarding the operation in this mode, as shown in writing 1 of Table 2, the drain and the substrate are grounded, and when a positive high voltage (20 V) is applied to the control gate, the channel region under the floating gate is The substrate surface becomes the drain voltage (ground potential) and the coin phase, and a high electric field of about 10 MV / cm is applied between the floating gate and the substrate, and electrons are injected from the substrate to the floating gate. On the other hand, since 0 V is applied to the source, electrons are not injected into the floating gate. As a result, only the selected memory cell increases the threshold voltage of the control gate transistor including the control gate, the floating gate, and the impurity diffusion layer. At this time, the SPG is grounded to prevent a write error to an adjacent cell.

한편, 표 2의 기입 2에 나타낸 바와 같이, 드레인, 소스 및 기판을 접지하고, 제어게이트에 음의(negative) 고전압(-20 V)을 인가하면, 플로팅 게이트와 기판 사이에 10 MV/㎝ 정도의 고전계가 인가되고, 플로팅 게이트로부터 기판에 전자가 주입되어, 제어게이트 트랜지스터의 임계전압이 감소한다.On the other hand, as shown in writing 2 of Table 2, when the drain, the source, and the substrate are grounded and a negative high voltage (-20 V) is applied to the control gate, about 10 MV / cm between the floating gate and the substrate. A high electric field of is applied and electrons are injected into the substrate from the floating gate, so that the threshold voltage of the control gate transistor is reduced.

2-2) 플로팅 게이트-드레인 사이2-2) Between Floating Gate and Drain

이 모드에서의 동작에 관해서는, 표 2의 기입 3에 나타낸 바와 같이, 드레인에 4 V, 소스 및 기판을 접지전위로 하고, 제어게이트에 음의 고전압(-12 V)을 인가하면, 플로팅 게이트와 드레인 사이에 10 MV/㎝ 정도의 고전계가 인가되고, 플로팅 게이트로부터 드레인에 전자가 주입되어, 제어게이트 트랜지스터의 임계전압이 낮아지게 된다. 이 때 SPG는 인접셀에의 기입 에러를 방지하기 위해서 접지시켜 놓는다.As for the operation in this mode, as shown in writing 3 of Table 2, when the high potential (-12 V) is applied to the control gate with 4 V, the source and the substrate as the ground potential, and the control gate, the floating gate A high field of about 10 MV / cm is applied between the drain and the drain, and electrons are injected into the drain from the floating gate, thereby lowering the threshold voltage of the control gate transistor. At this time, the SPG is grounded to prevent a write error in an adjacent cell.

다음에, CHE를 이용한 재기입에 대하여 이하에 설명한다.Next, rewriting using CHE will be described below.

2-3) 소스측-플로팅 게이트 사이2-3) between source side and floating gate

표 2의 기입 4에 나타낸 바와 같이, 드레인에 4 V를 인가하고, 기판 및 소스는 접지전위로 하고, 제어게이트에 양의 고전압(12 V)을 인가한 상태에서, SPG에 그 임계전압에 가까운 전압(2 V)을 인가하여 SPG 하부의 채널영역을 약반전상태로 함으로써, 제어게이트 트랜지스터의 소스측에 고전계가 생성되고 소스로부터 플로팅 게이트에 열전자가 주입되어, 제어게이트 트랜지스터의 임계전압이 높아지게 된다.As shown in writing 4 of Table 2, with 4 V applied to the drain, the substrate and the source at ground potential, and a positive high voltage (12 V) applied to the control gate, the SPG was close to the threshold voltage. By applying a voltage (2 V) to make the channel region under the SPG weakly inverted, a high electric field is generated on the source side of the control gate transistor and hot electrons are injected from the source to the floating gate, thereby raising the threshold voltage of the control gate transistor. .

2-4) 드레인-플로팅 게이트 사이2-4) between drain and floating gate

표 2의 기입 5에 나타낸 바와 같이, 드레인에 6 V를 인가하고, 기판 및 소스는 접지전위로 하고, 제어게이트에 양의 고전압(12 V)을 인가한 상태에서, SPG에 그 임계전압보다 충분히 높은 전압(8 V)을 인가하면, 제어게이트 트랜지스터의 드레인에 고전계가 생성되고, 드레인으로부터 플로팅 게이트에 열전자가 주입되어, 제어게이트 트랜지스터의 임계전압이 높아지게 된다.As shown in writing 5 of Table 2, while the 6V is applied to the drain, the substrate and the source are at the ground potential, and the positive high voltage (12V) is applied to the control gate, the SPG is sufficiently above the threshold voltage. When a high voltage (8 V) is applied, a high electric field is generated in the drain of the control gate transistor, hot electrons are injected into the floating gate from the drain, and the threshold voltage of the control gate transistor is increased.

이상, 몇가지 동작모드에 관해서 설명하였는바, 그 동작모드는 하기와 같은 특징을 갖는다.As described above, some operation modes have been described, and the operation modes have the following characteristics.

예를 들어, 상기 기입 1과 기입 2의 모드를 조합한 기입/소거 방법을 양극성 기입/소거 시스템(bipolarity writing/erasing system)이라 하는데, 신뢰성이 매우 우수하다는 특징을 갖는다. 또한, 기입 3의 모드를 이용한 경우에는 저전압화가 가능해진다. 더욱이, 기입 4의 모드를 이용한 경우에는, 초고속의 기입이 가능해진다. 기입 5는 가장 표준적인 동작시스템이고, 종래의 기술이 사용가능하다.For example, the write / erase method combining the write 1 and write 2 modes is called a bipolarity writing / erasing system, and has a very excellent reliability. In addition, when the write 3 mode is used, the voltage can be reduced. In addition, when the write 4 mode is used, ultra-fast writing becomes possible. Write 5 is the most standard operating system, and conventional techniques are available.

이와 같이 1개의 디바이스로, 필요로 하는 디바이스 성능을 만족시킬 수 있어서, 디바이스의 적용범위가 확대된다는 특징을 갖는다.In this way, one device can satisfy the required device performance, thereby extending the application range of the device.

다음에, 메모리 셀들이 어레이 구조(array configuration)로 배치된 경우의 동작에 관하여 설명한다.Next, an operation when the memory cells are arranged in an array configuration will be described.

도 5는 본실시예의 메모리셀이 3 × 2 비트 어레이로 배열된 경우를 나타내고 있다. 어레이는 C11∼C23의 6개의 셀로 구성되어 있다. 셀 C12가 선택된 셀이다. 어레이 구조로 배치된 경우에 있어서는, 인접셀에 의한 독출 에러 및 기입 에러가 문제시된다. 여기서는, 선택셀과 비선택셀의 바이어스 조건에 관해서 이하에 설명한다. 독출 조건을 표 3에, 재기입 조건을 표 4에 나타내었다.Fig. 5 shows a case where the memory cells of this embodiment are arranged in a 3x2 bit array. The array is composed of six cells of C11 to C23. Cell C12 is the selected cell. In the case of the arrangement in the array structure, a read error and a write error by adjacent cells are problematic. Here, the bias conditions between the selected cell and the unselected cell will be described below. Read conditions are shown in Table 3 and rewrite conditions are shown in Table 4.

기입/소거Write / erase 구조rescue WL1WL1 WL2WL2 SPG1SPG1 SPG2SPG2 SPG3SPG3 BL1BL1 BL2BL2 BL3BL3 BL4BL4 기판Board 기입 1Entry 1 FNFN FG-기판FG-substrate 20V20 V 00 00 00 00 6V6 V 00 6V6 V 6V6 V 00 기입 2Entry 2 FNFN FG-기판FG-substrate -20V-20V 00 00 00 00 00 00 00 00 00 기입 3Entry 3 FNFN FG-드레인FG-drain -12V-12V 00 00 00 00 00 4V4V 00 00 00 기입 4Entry 4 CHECHE 소스sauce 12V12 V 00 00 2V2 V 00 00 4V4V 00 00 00 기입 5Entry 5 CHECHE 드레인drain 12V12 V 00 00 8V8V 00 00 6V6 V 00 00 00

3) 인접셀에 의한 독출 에러3) Read error by adjacent cell

선택셀(C12) 및 인접한 비선택셀(C11, C13, C22)의 바이어스 조건을 표 3에 나타내었다. 표 3의 독출 1에 나타낸 바와 같이, 워드라인(WL2)을 접지함으로써 워드라인(WL2)에 접속된 비선택셀(C22)은 선택셀(C12)에 영향을 줄 수 없다. 한편, 워드라인(WL1)에 접속된 비선택셀(C11, C13)의 독출에러는 SPG(1) 및 SPG(3)를 접지함으로써 피할 수 있다.Table 3 shows bias conditions of the selected cells C12 and adjacent non-selected cells C11, C13, and C22. As shown in the read 1 of Table 3, the unselected cell C22 connected to the word line WL2 by grounding the word line WL2 cannot affect the selection cell C12. On the other hand, reading errors of the unselected cells C11 and C13 connected to the word line WL1 can be avoided by grounding the SPG 1 and the SPG 3.

또한, 표 3의 독출 2에 나타낸 바와 같이, BL2와 BL3에 인가하는 전압을 반대로 하더라도, 마찬가지로 독출이 가능하고, 인접셀에 의한 독출 에러를 방지할 수 있다.In addition, as shown in the read 2 of Table 3, even when the voltages applied to the BL2 and the BL3 are reversed, the read can be performed in the same manner and the read error by the adjacent cell can be prevented.

4) 인접셀에의 기입 에러(FN 터널링 모드)4) Write error to neighbor cell (FN tunneling mode)

4-1) 플로팅 게이트와 기판 사이4-1) Between Floating Gate and Substrate

선택셀(C12) 및 인접하는 비선택셀(C11, C13, C22)의 바이어스 조건을 표 4에 나타내었다. 표 4의 기입 1(기판으로부터 플로팅 게이트로의 전자 주입)에 나타낸 바와 같이, 워드라인(WL2)에 접속된 비선택셀(C22)의 기입 에러는 워드라인(WL2)을 접지함으로써 방지할 수 있다. 비선택셀(C11,C13)에 대하여는, SPG1, SPG2 및 SPG3을 접지하여 SPG 트랜지스터를 모두 OFF 상태로 하며, BL2를 접지, 다른 BL1, BL3, BL4에는 양의 전압(6 V)을 인가함으로써 비선택셀(C11, C13)의 드레인영역의 터널전계가 완화되어 비선택셀의 플로팅 게이트로의 전자 주입을 막을 수 있다. 이와 같이 바이어스 전압 인가에 의해 기입 에러의 문제를 해결할 수 있다.Table 4 shows bias conditions of the selected cells C12 and adjacent non-selected cells C11, C13, and C22. As shown in writing 1 (electron injection from the substrate to the floating gate) in Table 4, the writing error of the unselected cell C22 connected to the word line WL2 can be prevented by grounding the word line WL2. . For the non-selected cells C11 and C13, SPG1, SPG2 and SPG3 are grounded to turn off all SPG transistors, and BL2 is grounded and a positive voltage (6 V) is applied to other BL1, BL3, BL4. The tunnel electric field of the drain regions of the selection cells C11 and C13 is relaxed to prevent electron injection into the floating gate of the non-selection cells. In this way, the problem of the write error can be solved by applying the bias voltage.

또한, 표 4의 기입 2(플로팅 게이트로부터 기판으로의 전자 배출)에 나타낸 바와 같이, 비선택셀(C22)의 기입 에러는 WL2을 접지함으로서 방지할 수 있다. 그러나, 비선택셀(C11, C13)은 워드라인(WL1)을 공유하므로 동일한 워드라인에 접속된 모든 셀에서 플로팅 게이트로부터 기판으로 전자가 배출된다. 이 경우는 일괄소거(batch erasing)만이 적용가능하다.In addition, as shown in writing 2 (emission of electrons from the floating gate to the substrate) of Table 4, the writing error of the unselected cell C22 can be prevented by grounding WL2. However, since the unselected cells C11 and C13 share the word line WL1, electrons are discharged from the floating gate to the substrate in all cells connected to the same word line. In this case only batch erasing is applicable.

4-2) 플로팅 게이트-드레인 사이4-2) Between Floating Gate and Drain

표 4의 기입 3(플로팅 게이트로부터 드레인에의 전자 배출)에 나타낸 바와 같이, 비선택셀(C22)의 기입에러는 WL2을 접지함으로써 방지할 수 있다. 워드라인 WL1에 접속된 비선택셀(C11, C13)에 대하여는, SPG1, SPG2 및 SPG3을 접지하여 SPG 트랜지스터를 OFF 상태로 하고, BL2에 4 V를 인가하고, 다른 BL1, BL3 및 BL4를 접지함으로써, 비선택셀(C11, C13)의 드레인영역의 터널전계가 완화되어, 비선택 셀의 플로팅 게이트로의 전자주입이 방지된다. 이상의 바이어스 인가에 의해서 기입 에러의 문제를 해결할 수 있다. 이 경우는 비트 단위로 소거가 가능하게 된다.As shown in write 3 (electron discharge from the floating gate to the drain) of Table 4, the write error of the unselected cell C22 can be prevented by grounding WL2. For the unselected cells C11 and C13 connected to the word line WL1, SPG1, SPG2 and SPG3 are grounded to turn off the SPG transistor, 4 V is applied to BL2, and other BL1, BL3 and BL4 are grounded. The tunnel electric field in the drain regions of the unselected cells C11 and C13 is relaxed, and electron injection into the floating gate of the unselected cells is prevented. The above application of bias can solve the problem of write error. In this case, erasing can be performed in units of bits.

4-3) 소스-플로팅 게이트 사이(CHE 모드)4-3) Between Source-Floating Gate (CHE Mode)

표 4의 기입 4(소스로부터 플로팅 게이트로의 전자 주입)에 나타낸 바와 같이, 비선택셀(C22)의 기입에러는 WL2를 접지함으로써 방지할 수 있다.As shown in write 4 (electron injection from the source to the floating gate) in Table 4, the write error of the non-selected cell C22 can be prevented by grounding WL2.

또한, 워드라인 WL1에 접속된 비선택셀(C11, C13)에 대하여는, SPG2에 2 V, SPG1 및 SPG3을 접지전위로 하여 비선택셀(C11 및 C13)의 SPG 트랜지스터를 OFF 상태로 함으로써 소스와 드레인간의 전류 흐름이 저지되어, 비선택셀의 플로팅 게이트로의 전자 주입이 방지된다. 이상의 바이어스 인가에 의해 독출 에러의 문제를 해결할 수 있다.In addition, for the unselected cells C11 and C13 connected to the word line WL1, the SPG transistors of the unselected cells C11 and C13 are turned off with 2 V, SPG1 and SPG3 at SPG2 as the ground potential, and the source and the Current flow between the drains is prevented, preventing electron injection into the floating gate of the unselected cells. The above application of bias can solve the problem of read error.

4-4) 드레인-플로팅 게이트 사이(CHE 모드)4-4) Drain to Floating Gate (CHE Mode)

표 4의 기입 5(드레인으로부터 플로팅 게이트로의 전자 주입)에 나타낸 바와 같이, 비선택셀(C22)의 독출에러는 WL2를 접지함으로써 방지할 수 있다.As shown in writing 5 (electron injection from the drain to the floating gate) in Table 4, a read error of the unselected cell C22 can be prevented by grounding WL2.

또한, 워드라인 WL1에 접속된 비선택셀(C11, C13)에 대하여는, SPG2에 8 V, SPG1 및 SPG3을 접지전위로 하여 비선택셀(C11 및 C13)의 SPG 트랜지스터를 OFF 상태로 함으로써 소스와 드레인 사이의 전류가 저지되어, 비선택셀의 플로팅 게이트로의 전자 주입이 방지된다. 이상의 바이어스 인가에 의해서 기입 에러의 문제를 해결할 수 있다.In addition, for the unselected cells C11 and C13 connected to the word line WL1, the SPG transistors of the unselected cells C11 and C13 are turned OFF with 8 V, SPG1 and SPG3 at SPG2 as the ground potentials. Current between the drains is blocked, preventing electron injection into the floating gate of the unselected cells. The above application of bias can solve the problem of write error.

실시예 2Example 2

도 1(a)의 불휘발성 반도체 기억장치에 추가적으로 플로팅 불순물확산층을 설치한 경우의 제조방법에 관해서 도 6(a) ∼도 7(d)를 이용하여 설명한다.A manufacturing method in the case where a floating impurity diffusion layer is additionally provided in the nonvolatile semiconductor memory device of Fig. 1A will be described with reference to Figs. 6A to 7D.

우선, 도 3(a) 및 (b)에서와 같은 공정을 반복한다(도 6(a) 및 (b) 참조).First, the same process as in FIGS. 3A and 3B is repeated (see FIGS. 6A and 6B).

다음에, 폴리실리콘층(7a)과 폴리실리콘층(5a) 사이의 측벽 스페이서(13)를 제거하여 반도체기판(1)을 노출시킨다. 이어서, 도 3(c)에서와 같은 조건에서 불순물의 이온 주입을 행하고, 반도체기판 표면층에 불순물확산층(2 및 3), 플로팅 불순물확산층(17)을 형성한다(도 6(c) 참조).Next, the sidewall spacers 13 between the polysilicon layer 7a and the polysilicon layer 5a are removed to expose the semiconductor substrate 1. Subsequently, impurity ions are implanted under the same conditions as in FIG. 3 (c), and the impurity diffusion layers 2 and 3 and the floating impurity diffusion layer 17 are formed on the semiconductor substrate surface layer (see FIG. 6 (c)).

그 다음, 도 4(a)∼(d)에서와 같은 공정을 반복하여, 플로팅 불순물확산층(17)을 갖는 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치를 제조한다(도 7(a)∼(d) 참조).Then, the same process as shown in Figs. 4A to 4D is repeated to produce the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention having the floating impurity diffusion layer 17 (see Figs. 7A to 7D). ).

실시예 2의 불휘발성 반도체 기억장치 역시, 상기 실시예 1에서와 같은 기입 및 독출 방법을 사용할 수 있다.The nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment can also use the same writing and reading methods as those of the first embodiment.

실시예 3Example 3

도 8(a)는 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리셀의 일례의 개략평면도이다. 또한, 도 8b는 X1-X1'면(채널방향(X방향)에 평행한 면)의 단면도이고, 도 8c는 Y1-Y1'면(채널방향에 수직한 면)의 단면도이고, 도 8d는 Y2-Y2'면(채널방향에 수직한 면)의 단면도이다.Fig. 8A is a schematic plan view of an example of a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 8B is a cross-sectional view of the X1-X1 'plane (the plane parallel to the channel direction (X direction)), FIG. 8C is a cross-sectional view of the Y1-Y1' plane (the plane perpendicular to the channel direction), and FIG. 8D is Y2. A cross-sectional view of the plane -Y2 '(plane perpendicular to the channel direction).

도 8a~b에 있어서, 불휘발성 반도체 기억장치의 메모리 셀은, P형 실리콘으로 이루어진 반도체기판(1)상에, 트렌치(18)가 형성되고, 트렌치(18)의 측벽에는 N+불순물확산층(2 및 3)이 형성되어 있다. 트렌치(18) 내에는 SiO2으로 이루어진 게이트산화막(6)을 개재하여 폴리실리콘으로 이루어진 SPG(7)이 매립되어 있다. 또한, 트렌치(18)에 끼워져 있는 반도체기판(1)의 평탄한 표면상에는, 터널산화막(4)을 개재하여 폴리실리콘으로 이루어진 플로팅 게이트(5)가 형성되고, 플로팅 게이트상에 ONO막(8)으로 이루어진 제3절연막을 개재하여 제어게이트(9)가 형성되어 있다.In FIGS. 8A to 8B, in the memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device, a trench 18 is formed on a semiconductor substrate 1 made of P-type silicon, and an N + impurity diffusion layer is formed on the sidewall of the trench 18. 2 and 3) are formed. In the trench 18, an SPG 7 made of polysilicon is embedded through a gate oxide film 6 made of SiO 2 . Further, on the flat surface of the semiconductor substrate 1 sandwiched in the trench 18, a floating gate 5 made of polysilicon is formed via the tunnel oxide film 4, and the ONO film 8 is formed on the floating gate. The control gate 9 is formed through the third insulating film formed.

또한, 제1~제3 절연막은, 상기 예시 이외에, 산화막, 질화막 및 그들의 적층제이더라도 좋다. 또한, 반도체기판 및 불순물확산층의 도전형은, 상기와 반대이더라도 좋다. 더욱이, 메모리셀이 웰 내에 형성되어 있더라도 좋다.In addition to the above examples, the first to third insulating films may be oxide films, nitride films and their laminating agents. The conductivity type of the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer may be opposite to that described above. Furthermore, memory cells may be formed in the wells.

불순물확산층(2)은 한 셀의 소스로서 기능하며 또한 인접한 다른 셀에서는 드레인으로서 기능한다. 또한, 터널산화막의 막 두께는 3~10nm(예를 들어, 9nm), 게이트산화막의 막 두께는 5~30nm(예를 들어, 20 nm)로 할 수 있다.The impurity diffusion layer 2 functions as a source of one cell and as a drain in another adjacent cell. The film thickness of the tunnel oxide film may be 3 to 10 nm (for example, 9 nm), and the film thickness of the gate oxide film may be 5 to 30 nm (for example, 20 nm).

다음에 이 메모리셀의 면적에 관해서 도 9를 이용하여 설명한다.Next, the area of this memory cell will be described with reference to FIG.

도 9로부터 알 수 있듯이, 메모리셀의 X 방향의 치수는, 플로팅 게이트가 위치하는 영역의 길이 F와 매립된 SPG가 위치하는 영역의 길이 F의 합이 된다. 즉, X 방향의 치수는 2F가 된다.As can be seen from FIG. 9, the dimension in the X direction of the memory cell is the sum of the length F of the region where the floating gate is located and the length F of the region where the embedded SPG is located. That is, the dimension of the X direction is 2F.

Y방향의 치수는, 플로팅 게이트와 제어게이트가 서로 겹쳐져 있는 영역의 길이 F와, 메모리셀 사이의 분리영역의 길이 F의 합이 된다. 즉, 메모리셀의 Y 방향치수는 2F가 된다.The dimension in the Y direction is the sum of the length F of the region where the floating gate and the control gate overlap each other and the length F of the isolation region between the memory cells. In other words, the Y direction dimension of the memory cell is 2F.

따라서, 본 발명의 메모리셀 구조는 실제의 최소 메모리셀 영역인 4F2의 실현이 가능해진다.Therefore, the memory cell structure of the present invention can realize 4F 2 which is the actual minimum memory cell area.

이하, 실시예 3의 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법에 관해서 도 10(a)~도 14를 이용하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 10A to 14.

우선, 제1 도전형의 반도체기판(1)상에 600~1100℃에서 열산화에 의해 터널산화막(4)을 형성한다. 이어서, 터널산화막(4)상의 전체면에 10~200 nm(예를 들면, 50 nm)의 폴리실리콘층(5a), 5~50 nm(예를 들면, 20 nm)의 산화막(10), 10~500 nm(예컨대, 200 nm)의 질화막(11)을 순차로 적층한다. 그리고, 레지스트 마스크(12)를 형성한 후, 질화막(11), 폴리실리콘층(5a), 산화막(10)을 에칭제거한다(도 10(a)참조).First, a tunnel oxide film 4 is formed on the first conductive semiconductor substrate 1 by thermal oxidation at 600 to 1100 ° C. Next, the polysilicon layer 5a of 10 to 200 nm (for example, 50 nm), the oxide film 10 of 5 to 50 nm (for example, 20 nm) on the entire surface of the tunnel oxide film 4, 10 The nitride films 11 of ˜500 nm (for example, 200 nm) are sequentially stacked. After the resist mask 12 is formed, the nitride film 11, the polysilicon layer 5a, and the oxide film 10 are etched away (see FIG. 10 (a)).

터널산화막(4)을 에칭제거하고, 레지스트 마스크(12)를 제거한 후에, 추가로 예를 들어 비소를 비스듬하게 이온주입하여 적어도 X 방향에서 한 쪽의 폴리실리콘층(5a)과 오버랩되도록 불순물확산층(2a 및 3a)을 형성한다(도 10b 참조).After the tunnel oxide film 4 is etched away and the resist mask 12 is removed, an impurity diffusion layer may be further implanted, for example, by oblique ion implantation of arsenic so as to overlap with one of the polysilicon layers 5a in at least the X direction. 2a and 3a) (see FIG. 10B).

이 때의 주입 조건은, 가속전압 5~30 kev(예를 들어, 15kev), 주입량 1 x 1013- 1 x 1016cm-2(예를 들어, 1 x 1014cm-2)이다.The injection conditions at this time are an acceleration voltage of 5 to 30 kev (for example, 15 kev) and an injection amount of 1 x 10 13-1 x 10 16 cm -2 (for example, 1 x 10 14 cm -2 ).

이어서, 600~1100℃(예를 들어, 800℃)에서 열처리하여 주입영역의 재결정화를 도모한다. 이 경우, 플로팅 게이트상의 절연막으로서 산화막/질화막의 적층막을 사용했지만, 질화막 만이더라도 좋다.Subsequently, heat treatment is performed at 600 to 1100 ° C. (for example, 800 ° C.) to recrystallize the injection region. In this case, although a laminated film of an oxide film / nitride film is used as the insulating film on the floating gate, only the nitride film may be used.

질화막(11)을 마스크로 하여, 반도체기판을 에칭함에 의해 트렌치(18)를 형성한다. 이 때, 불순물확산층은 게이트와 오버랩된 영역에서만 잔존하여 각각 불순물확산층(2 및 3)으로 된다(도 11 a 참조)Using the nitride film 11 as a mask, the trench 18 is formed by etching the semiconductor substrate. At this time, the impurity diffusion layer remains only in the region overlapping with the gate to become the impurity diffusion layers 2 and 3, respectively (see Fig. 11A).

트렌치(18)의 표면을 열산화하여 게이트산화막(6)을 형성하고, 트렌치(18)가 메워지는 정도(예를 들면, 100 nm)의 폴리실리콘층(7a)을 퇴적한 후, CMP 법에 의해 평탄화를 도모한다(도 11b 참조). 또한, 게이트산화막(6) 형성시에 폴리실리콘층(5a)의 측벽도 산화되어 절연부(6a)가 형성된다. 이 절연부(6a)는 플로팅 게이트와 SPG 사이의 누전을 방지하는 역할을 한다.The surface of the trench 18 is thermally oxidized to form a gate oxide film 6, and the polysilicon layer 7a having a degree of filling the trench 18 (e.g., 100 nm) is deposited, followed by CMP method. By this, planarization is achieved (see FIG. 11B). At the time of forming the gate oxide film 6, the sidewalls of the polysilicon layer 5a are also oxidized to form the insulating portion 6a. This insulating portion 6a serves to prevent a short circuit between the floating gate and the SPG.

그 다음, 에칭백에 의해 트렌치(18)에 매립된 폴리실리콘층(7a)을 제거하는데, 이 때의 제거량은 잔존하는 폴리실리콘층(7a)의 레벨이 반도체기판(1)의 표면 레벨과 동일하거나 혹은 더 높게끔 하는 것이 바람직하다(도 12e 참조).Then, the polysilicon layer 7a embedded in the trench 18 is removed by etching back, at which time the level of the remaining polysilicon layer 7a is equal to the surface level of the semiconductor substrate 1. Or higher (see FIG. 12E).

그 후, 600~1100℃(예를 들어, 800℃)에서 SPG의 표면을 열산화한 후, HDP 산화막(절연막; 15)을 퇴적하고, CMP법 또는 에칭백법에 의해 플로팅 게이트 상의 산화막을 제거한다. 이 때, 질화막(11)은 에칭 스토퍼로 된다. 또한 산화막 제거방법으로서, CMP법 또는 에칭백법 이외에 건식 에칭법(wet etching)도 사용할 수 있다.Thereafter, after thermally oxidizing the surface of the SPG at 600 to 1100 ° C (for example, 800 ° C), the HDP oxide film (insulation film) 15 is deposited and the oxide film on the floating gate is removed by the CMP method or the etching back method. . At this time, the nitride film 11 becomes an etching stopper. As the oxide film removal method, wet etching can also be used in addition to the CMP method or the etching back method.

이어서, 뜨거운 인산(hot phosphoric acid) 또는 화학 건식 에칭(chemical dry etching)에 의해서 질화막(11)을 제거한 후, 플로팅 게이트(5)상의 산화막(10)을 HF 용액에 가볍게 담궈서 제거한다. 이때, 절연막(15)은 열 산화막등에 비해서, 에칭 속도(etching rate)가 크므로 잔존하는 절연막(15)의 모서리를 테이퍼화시킬 수 있다(도 13a 참조). 이렇게 테이퍼화됨으로써 후속 단계에서 제어 게이트와 플로팅 게이트의 형성을 용이하게 할 수 있다.Subsequently, the nitride film 11 is removed by hot phosphoric acid or chemical dry etching, and then the oxide film 10 on the floating gate 5 is lightly immersed in an HF solution. At this time, since the insulating film 15 has a larger etching rate than the thermal oxide film or the like, the edges of the remaining insulating film 15 can be tapered (see FIG. 13A). This tapering facilitates the formation of the control gate and the floating gate in subsequent steps.

이어서, 10 내지 200 nm (예를 들면, 50 nm)의 폴리실리콘층(5b)을 퇴적하고, 레지스트 마스크(16)에 의해 패터닝을 실시한다(도 13b 참조). 이 단계는, 플로팅 게이트와 제어 게이트의 오버랩 면적을 늘리기 위한 것이다. 그 결과, 게이트 용량 커플링비(gate capacitance coupling raio)가 증가하고 전압소모가 낮아진다. 본실시예에서는 이러한 이유로 폴리실리콘층(5b)을 채택하고 있으나, 생략할 수도 있다.Next, the polysilicon layer 5b of 10 to 200 nm (for example, 50 nm) is deposited and patterned by the resist mask 16 (see FIG. 13B). This step is to increase the overlap area of the floating gate and the control gate. As a result, the gate capacitance coupling ratio is increased and the voltage consumption is lowered. In this embodiment, the polysilicon layer 5b is adopted for this reason, but may be omitted.

다음으로, 레지스트 마스크(16)를 제거한다. 이어서, ONO막(8)으로 이루어진 제3 절연막 및 폴리실리콘층(9a)을 퇴적한다. 그 다음, 워드라인을 형성하기 위하여 폴리실리콘층(5a, 5b 및 9a)과 ONO막(8)을 연속하여 에칭하여, 자기정합적으로 플로팅 게이트 및 제어게이트를 형성한다(도 14 참조). 최종적으로, BPSG와 같은 보호막(미도시)을 퇴적한다.Next, the resist mask 16 is removed. Subsequently, the third insulating film and the polysilicon layer 9a made of the ONO film 8 are deposited. Then, the polysilicon layers 5a, 5b, and 9a and the ONO film 8 are successively etched to form word lines, thereby forming floating gates and control gates in self-alignment (see Fig. 14). Finally, a protective film (not shown) such as BPSG is deposited.

이상의 공정을 통해서, 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치가 완성된다.Through the above steps, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is completed.

실시예 1에서 채용된 것과 같은 기입 및 독출 방법이 실시예 3의 불휘발성 반도체 기억장치에도 역시 적용가능하다.The writing and reading method as employed in Example 1 is also applicable to the nonvolatile semiconductor memory device of Example 3. FIG.

실시예 4Example 4

플로팅 게이트와 제어게이트의 오버랩 면적을 증가시켜서, 게이트용량 커플링비를 증가시키고, 그 결과 저전압화가 가능해진다. 그 때문에, 상기 실시예 1 내지 3에서는 도 14에 도시한 바와 같이 폴리실리콘층(5a)상에 폴리실리콘층(5b)이 적층되어 있다. 그러나, 이러한 제조방법에서는, 폴리실리콘층(5b)이 폴리실리콘층(5a)에 대하여 부정합(misalignment)될 수 있다. 따라서, 4F2의 셀면적을 얻는데 서브룰(sub rule)(F보다 작은 개구를 갖는 레지스트 마스크 이용) 이하의 포토리소그래피가 채택된다.By increasing the overlap area of the floating gate and the control gate, the gate capacitance coupling ratio is increased, resulting in lower voltage. Therefore, in Examples 1 to 3, the polysilicon layer 5b is laminated on the polysilicon layer 5a as shown in FIG. However, in this manufacturing method, the polysilicon layer 5b may be misaligned with respect to the polysilicon layer 5a. Therefore, photolithography below the sub rule (using a resist mask having an opening smaller than F) is adopted to obtain a cell area of 4F 2 .

본 발명의 실시예 4에서는, 서브 룰을 이용하지 않고 4F2의 메모리 셀 영역을 실현하는 방법이 제공된다.In Embodiment 4 of the present invention, a method of realizing a memory cell region of 4F 2 without using a subrule is provided.

우선, 도 10a 내지 도 13a에 설명한 바와 같이 실시예 3의 공정을 반복한다.First, the process of Example 3 is repeated as described in FIGS. 10A to 13A.

다음으로, 폴리실리콘층(5b)을 퇴적하고 추가로 그 위에 질화막(18)을 퇴적한 후, 서브 룰을 이용하지 않고 형성한 레지스트 마스크(19)를 이용하여 질화막(18)을 패터닝한다(도 15a 참조).Next, after depositing the polysilicon layer 5b and further depositing the nitride film 18 thereon, the nitride film 18 is patterned using the resist mask 19 formed without using a subrule (Fig. 15a).

다음에, 레지스트 마스크(19)를 제거하고, 추가로 질화막을 퇴적하고 에칭백함으로써 질화막(18a)의 측벽에 스페이서(18b)를 형성한다. 이 스페이서(18b)의 폭으로 인해 부정합이 방지된다. 다음에, 질화막(18a)과 스페이서(18b)를 마스크로하여 폴리실리콘층(5b)을 패터닝한다(도 15b 참조).Next, the resist mask 19 is removed, and the nitride film is further deposited and etched back to form the spacer 18b on the sidewall of the nitride film 18a. Due to the width of the spacer 18b, mismatching is prevented. Next, the polysilicon layer 5b is patterned using the nitride film 18a and the spacer 18b as a mask (see FIG. 15B).

이어서, 도 14에서와 같은 방법으로, 폴리실리콘층(9a)을 퇴적하고, 워드라인의 형성을 위한 패터닝을 실시함으로써, 폴리실리콘층(5a, 5b 및 9a), 질화막(18a) 및 스페이서(18b)를 연속적으로 에칭한다. 그리하여, 플로팅 게이트와 제어게이트가 자기 정합적으로 형성된다.Then, in the same manner as in FIG. 14, the polysilicon layer 9a is deposited and patterned to form a word line, thereby forming the polysilicon layers 5a, 5b and 9a, the nitride film 18a and the spacer 18b. ) Is continuously etched. Thus, the floating gate and the control gate are formed self-aligned.

마지막으로, BPSG와 같은 보호막(미도시)을 퇴적한다.Finally, a protective film (not shown) such as BPSG is deposited.

이상의 공정을 통해서, 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치가 완성된다.Through the above steps, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is completed.

실시예 1에서 채용된 기입법 및 독출법은, 실시예 4의 불휘발성 반도체 기억장치에도 역시 적용가능하다.The writing method and the reading method employed in the first embodiment are also applicable to the nonvolatile semiconductor memory device of the fourth embodiment.

실시예 5Example 5

실시예 5에서는 실시예 4에서와 같이, 서브 룰을 이용하지 않고 4F2의 메모리 셀 영역을 실현하는 방법이 제공된다.In Embodiment 5, as in Embodiment 4, a method of realizing a memory cell region of 4F 2 without using a subrule is provided.

우선, 도 10a 내지 도 13a까지는 실시예 3과 같은 공정을 반복한다(도 16a 참조).First, the same process as in Example 3 is repeated from FIGS. 10A to 13A (see FIG. 16A).

다음으로, 폴리실리콘층(5b)을 퇴적한 후, 절연막(15)이 노출될 때 까지 CMP에 의해 평탄화를 수행한다. 그리하여, 적층 플로팅 게이트 구조를 자기정합적으로 형성할 수 있다(도 16b 참조).Next, after the polysilicon layer 5b is deposited, planarization is performed by CMP until the insulating film 15 is exposed. Thus, the laminated floating gate structure can be formed self-aligning (see FIG. 16B).

이어서, 도 14에서와 같은 방법으로, ONO막(8) 및 폴리실리콘층(9a)을 퇴적시킨 후, 워드라인의 형성을 위한 패터닝을 실시함으로써, 폴리실리콘층(5a, 5b 및 9a) 및 ONO막(8)을 연속적으로 에칭한다. 그리하여, 플로팅 게이트 및 제어게이트를 자기정합적으로 형성한다.Subsequently, after the ONO film 8 and the polysilicon layer 9a are deposited in the same manner as in FIG. 14, the polysilicon layers 5a, 5b and 9a and ONO are formed by patterning to form a word line. The film 8 is continuously etched. Thus, the floating gate and the control gate are formed self-aligning.

최종적으로, BPSG와 같은 보호막을 퇴적한다(미도시).Finally, a protective film such as BPSG is deposited (not shown).

이상의 공정을 통해서, 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치가 완성된다.Through the above steps, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is completed.

실시예 1에서 채용된 독출법 및 기입법은 실시예 5의 불휘발성 반도체 기억장치에도 역시 적용가능하다.The read method and the write method employed in the first embodiment are also applicable to the nonvolatile semiconductor memory device of the fifth embodiment.

실시예 6Example 6

상기 실시예 1 내지 5에서는, 불순물확산층이 플로팅 게이트와만 오버랩하도록 설치되어 있다. 불순물 확산층의 저항이 증대된다는 것은, 독출시의 CR(복귀) 지연 및 기판 바이어스 효과에 의한 어레이 노이즈(array noise)를 증대시키는 요인이 되므로, 불순물 확산층의 저항을 감소시키는 것이 바람직하다. 이하에서는, 불순물 확산층의 저항을 감소시킬 수 있는 구성의 제조방법을 설명한다.In Examples 1 to 5, the impurity diffusion layer is provided so as to overlap only the floating gate. Increasing the resistance of the impurity diffusion layer is a factor of increasing the array noise due to the CR (return) delay and the substrate bias effect at the time of reading. Therefore, it is preferable to reduce the resistance of the impurity diffusion layer. Hereinafter, the manufacturing method of the structure which can reduce the resistance of an impurity diffused layer is demonstrated.

우선, 도 10a 및 도 10b는 실시예 3과 같은 공정을 반복한다.First, FIGS. 10A and 10B repeat the same process as in Example 3. FIG.

레지스트 마스크(12)를 제거한 후, CVD법을 사용하여 실리콘 산화막을 퇴적하고 에칭백하여, 채널 방향으로 적층 구조의 측벽에 측벽 스페이서(20)를 형성한다. 폴리실리콘층(5a) 및 측벽 스페이서(20)를 마스크로 하여, 자기정합적으로 트렌치를 형성한다(도 17 참조). 측벽 스페이서(20)가 형성므로, 불순물 확산층(2 및 3)의 폭이 실시예 3에 비해 크게 된다. 그 결과, 불순물 확산층의 저항이 감소된다.After the resist mask 12 is removed, a silicon oxide film is deposited and etched back using CVD to form sidewall spacers 20 on the sidewalls of the laminated structure in the channel direction. Using the polysilicon layer 5a and the sidewall spacers 20 as masks, trenches are formed in a self-aligning manner (see Fig. 17). Since the sidewall spacers 20 are formed, the widths of the impurity diffusion layers 2 and 3 become larger than those of the third embodiment. As a result, the resistance of the impurity diffusion layer is reduced.

그 다음, 실시예 3의 공정을 반복하여, 4F2의 메모리 셀 영역이 실현된 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치를 완성한다.Then, the process of Example 3 is repeated to complete the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention in which the memory cell region of 4F 2 is realized.

실시예 1에서 채용된 기입법 및 독출법은 실시예 6에 따른 불휘발성 반도체 기억장치에도 역시 적용가능하다.The writing method and reading method employed in the first embodiment are also applicable to the nonvolatile semiconductor memory device according to the sixth embodiment.

실시예 7Example 7

실시예 7은 상기 실시예 6의 변형예이다.Example 7 is a modification of Example 6 above.

우선, 도 10a는 실시예 3과 같은 공정을 반복한다.First, FIG. 10A repeats the same process as Example 3. FIG.

다음에, 레지스트 마스크(12)를 제거한 후, 추가로 예를 들어 비소의 이온 주입을 행하여, 플로팅 게이트 사이에 불순물 확산층을 형성한다. 이때의 주입 조건으로서는, 가속 전압 5 내지 30 kev(예를 들면, 15 kev), 주입량 1 x 1013내지 1 x 1016cm-2(예를 들면 1 x 1014cm-2)이다. 그후, 600 내지 1100℃(예를 들면, 800℃)에서 어닐링처리한다.Next, after removing the resist mask 12, ion implantation of, for example, arsenic is further performed to form an impurity diffusion layer between the floating gates. The injection conditions at this time include an acceleration voltage of 5 to 30 kev (for example, 15 kev) and an injection amount of 1 x 10 13 to 1 x 10 16 cm -2 (for example, 1 x 10 14 cm -2 ). Thereafter, annealing is performed at 600 to 1100 ° C (for example, 800 ° C).

다음에, 600 내지 1100℃(예를 들면, 800℃)에서 열산화하여, 채널 방향으로 기판의 적층구조의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성한다. 그 다음, 적층 구조 및 측벽 스페이서를 마스크로 사용하여, 트렌치를 자기정합적으로 형성한다. 동시에, 각각 소스 및 드레인으로서 기능하는 불순물 확산층을 형성한다.Next, thermal oxidation is performed at 600 to 1100 ° C. (for example, 800 ° C.) to form sidewall spacers on sidewalls of the laminated structure of the substrate in the channel direction. Then, using the laminated structure and sidewall spacers as a mask, a trench is formed self-aligning. At the same time, an impurity diffusion layer serving as a source and a drain, respectively, is formed.

그 이후에, 실시예 3의 공정을 반복하여 4F2의 메모리 셀 영역이 실현된 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치를 완성한다.Thereafter, the process of Example 3 is repeated to complete the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention in which the memory cell region of 4F 2 is realized.

실시예 1에서 채용된 기입법 및 독출법은 실시예 7에 따른 불휘발성 반도체 기억장치에도 역시 적용가능하다.The writing method and reading method employed in the first embodiment are also applicable to the nonvolatile semiconductor memory device according to the seventh embodiment.

실시예 8Example 8

실시예 8에서는, 트렌치내에 형성된 SPG와 플로팅 불순물 확산층을 구비한, 4F2의 메모리셀 영역이 실현된 불휘발성 반도체 기억장치가 제공된다.In Embodiment 8, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell region of 4F 2 is realized, which includes an SPG formed in a trench and a floating impurity diffusion layer.

실시예 8의 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법에 있어서 도 18(a)~도21(b)를 참조하여 설명한다.A method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of Example 8 will be described with reference to FIGS. 18A to 21B.

우선, 제1도전형의 반도체기판(1)상에 열산화에 의해서 터널산화막(4)을 형성한다. 이어서, 터널산화막(4)상의 전체면에 10~200nm(예를 들면, 50 nm)의 폴리실리콘층(5a), 5~50 nm (예를 들면, 20 nm)의 산화막(10), 10~500 nm(예를 들면, 200 nm)의 질화막(11)을 순차적으로 적층한다. 레지스트 마스크(20)를 형성한 후, 질화막(11), 폴리실리콘층(5a), 산화막(10)을 에칭제거한다(도 18(a) 참조).First, a tunnel oxide film 4 is formed on the first conductive semiconductor substrate 1 by thermal oxidation. Next, the polysilicon layer 5a of 10 to 200 nm (for example, 50 nm), the oxide film 10 of 5 to 50 nm (for example, 20 nm) and 10 to 10 nm to 200 nm (for example, 50 nm) on the entire surface of the tunnel oxide film 4. The nitride film 11 of 500 nm (for example, 200 nm) is sequentially stacked. After the resist mask 20 is formed, the nitride film 11, the polysilicon layer 5a, and the oxide film 10 are etched away (see FIG. 18 (a)).

터널산화막(4)을 에칭제거하고, 레지스트 마스크(12)를 제거한 후, 반도체기판(1)에 대하여 수직방향에서, 예를 들면 비소를 이온주입하여, 노출된 반도체기판(1)의 표면층에 불순물확산층(21)을 형성한다(도 18b 참조). 불순물확산층(21)은 반도체기판의 표면층에서 연장되어 터널산화막(4)의 단부와 접속되어 있다.The tunnel oxide film 4 is etched away, the resist mask 12 is removed, and then, for example, arsenic ions are implanted in a direction perpendicular to the semiconductor substrate 1 to impart impurities to the exposed surface layer of the semiconductor substrate 1. The diffusion layer 21 is formed (see FIG. 18B). The impurity diffusion layer 21 extends from the surface layer of the semiconductor substrate and is connected to the end of the tunnel oxide film 4.

이 때의 주입조건으로서는, 가속전압 5~30 kev(예를 들면, 15 kev), 주입량 1×1013~1×1016-2(예를 들면, 1×1014-2)이다.In this case, the injection conditions include an acceleration voltage of 5 to 30 kev (for example, 15 kev) and an injection amount of 1 × 10 13 to 1 × 10 16 cm -2 (for example, 1 × 10 14 cm -2 ).

이어서, 600~1100℃(예를 들면, 800℃)의 열처리를 하여, 주입영역의 재결정화를 도모한다. 이 경우, 플로팅 게이트상의 절연막으로서 산화막/질화막의 적층막을 이용했으나, 질화막만을 사용하더라도 좋다.Subsequently, heat treatment is performed at 600 to 1100 ° C (for example, 800 ° C) to achieve recrystallization of the injection region. In this case, although a laminated film of an oxide film / nitride film is used as the insulating film on the floating gate, only a nitride film may be used.

질화막(11)을 마스크로서 이용하여 반도체기판을 에칭함에 의해, 트렌치(18)를 형성한다. 이 때, 불순물확산층은 게이트와 오버랩한 영역에만 잔존하며, 불순물확산층(2,3) 및 플로팅 불순물확산층(22)으로 된다(도 19(a) 참조).The trench 18 is formed by etching the semiconductor substrate using the nitride film 11 as a mask. At this time, the impurity diffusion layer remains only in the region overlapping with the gate, and becomes the impurity diffusion layers 2 and 3 and the floating impurity diffusion layer 22 (see Fig. 19 (a)).

트렌치(18)의 표면을 열산화하여 게이트산화막(6)을 형성한다. 폴리실리콘층(7a)을 퇴적하여 트렌치(18)를 채우고(예를 들어, 100nm), 다음으로 CMP에 의해 평탄화를 수행한다(도 19b 참조).The surface of the trench 18 is thermally oxidized to form a gate oxide film 6. The polysilicon layer 7a is deposited to fill the trench 18 (eg 100 nm), and then planarization is performed by CMP (see FIG. 19B).

다음으로, 트렌치(18)에 매립된 폴리실리콘층(7a)을 에칭백하여, 잔존하는 폴리실리콘층(7a)의 레벨이 바람직하기로는, 반도체기판(1)의 그것과 같거나 또는 더 높게 한다(도 20a 참조).Next, the polysilicon layer 7a embedded in the trench 18 is etched back so that the level of the remaining polysilicon layer 7a is preferably equal to or higher than that of the semiconductor substrate 1. (See FIG. 20A).

다음으로, 600~1100℃(예를 들면, 800℃)에서 SPG의 표면을 열산화한 후, HDP 산화막(절연막)(15)을 퇴적시킨다. CMP법 또는 에칭백법에 의해 폴리실리콘층(5a)상의 산화막을 제거한다. 이 때, 질화막(11)은 에칭 스트로퍼로서 기능한다. CMP 및 에칭백을 대신하여 습식 에칭에 의해 산화막의 제거를 수행할 수도 있다(도 20(b)참조).Next, after thermally oxidizing the surface of SPG at 600-1100 degreeC (for example, 800 degreeC), the HDP oxide film (insulating film) 15 is deposited. The oxide film on the polysilicon layer 5a is removed by the CMP method or the etching back method. At this time, the nitride film 11 functions as an etching stripper. Instead of the CMP and the etching back, the oxide film may be removed by wet etching (see Fig. 20 (b)).

이어서, 뜨거운 인산 또는 화학 건식 에칭으로 질화막(11)을 제거한 다음, 폴리실리콘층(5a)상의 산화막(10)을 HF 용액에 가볍게 담궈서 제거한다. 이 때, 절연막(15)의 에칭속도가 열산화막보다 크므로, 잔존하는 절연막(15)의 모서리가 테이퍼화된다(도 21(a) 참조). 이러한 테이퍼 형상은 후속 단계에서 제어게이트와 플로팅 게이트의 형성을 용이하게 한다.Subsequently, the nitride film 11 is removed by hot phosphoric acid or chemical dry etching, and then, the oxide film 10 on the polysilicon layer 5a is lightly immersed in an HF solution and removed. At this time, since the etching rate of the insulating film 15 is larger than that of the thermal oxide film, the edges of the remaining insulating film 15 are tapered (see Fig. 21 (a)). This tapered shape facilitates the formation of the control gate and the floating gate in subsequent steps.

이어서, 10~200 nm (예를 들면 50 nm)의 폴리실리콘층(5b)을 퇴적하고, 레지스트 마스크(16)를 이용하여 패터닝한다(도 21(a) 참조). 이 공정에 의해 플로팅 게이트와 제어게이트의 오버랩 면적을 증대시킬 수 있다. 그 결과, 게이트 용량 커플링비가 증대하고 전압소비가 감소한다. 본 실시예는 이러한 이유로 폴리실리콘층(5b)을 채용하는 것이나, 생략할 수도 있다.Next, the polysilicon layer 5b of 10 to 200 nm (for example, 50 nm) is deposited and patterned using the resist mask 16 (see Fig. 21 (a)). By this process, the overlap area of the floating gate and the control gate can be increased. As a result, the gate capacitance coupling ratio increases and the voltage consumption decreases. This embodiment employs the polysilicon layer 5b for this reason, but may be omitted.

그 다음, 도 14에서와 같은 방법으로 플로팅 게이트(5)와 제어게이트(9)를 형성한다.Then, the floating gate 5 and the control gate 9 are formed in the same manner as in FIG.

이러한 단계를 통해서, 본 발명의 불휘발성 반도체 기억장치가 완성된다.Through these steps, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is completed.

실시예 1에서 채용된 것과 같은 기입법 및 독출법은 실시예 8의 불휘발성 반도체 기억장치에도 역시 적용가능하다.The writing method and the reading method as employed in the first embodiment are also applicable to the nonvolatile semiconductor memory device of the eighth embodiment.

본 발명에 의하면, FN 터널전류 또는 CHE를 이용하여 데이터 재기입을 수행하므로, 고신뢰성이면서 고속의 데이터 기입이 가능한 불휘발성 반도체 기억장치가 제공된다. 또한, SPG 구조의 셀을 사용한 가상접지형구조를 갖는 소자에 있어서, SPG 트랜지스터를 트렌치에 매립함으로써, 메모리셀 영역을 물리적으로 최소치인 4F2가 되도록 할 수 있다.According to the present invention, since data rewriting is performed using FN tunnel current or CHE, a nonvolatile semiconductor memory device capable of high reliability and high speed data writing is provided. Further, in a device having a virtual grounded structure using a cell of the SPG structure, the SPG transistor is embedded in the trench so that the memory cell region can be made to have a physical minimum of 4F 2 .

Claims (57)

적어도 2개의 셀을 포함하는 불휘발성 반도체 기억장치로서,A nonvolatile semiconductor memory device comprising at least two cells, 각 셀은;Each cell; 반도체기판상에, 제1절연막을 개재하여 형성된 플로팅 게이트;A floating gate formed on the semiconductor substrate via a first insulating film; 제2절연막을 개재하여 플로팅 게이트와 소정의 간격을 두고 바ㅏㄴ도체기판 상에 형성된 스플릿 게이트;A split gate formed on the conductive substrate which is spaced apart from the floating gate by a second insulating film; 적어도 플로팅 게이트상에 제3절연막을 개재하여 형성된 제어게이트; 및A control gate formed on at least a floating gate via a third insulating film; And 채널방향으로 스플릿게이트와 반대측의 플로팅 게이트의 단부와 용량결합하는, 반도체기판 표면층에 형성된 불순물확산층을 구비하고,An impurity diffusion layer formed on the surface layer of the semiconductor substrate and capacitively coupled to an end portion of the floating gate opposite to the split gate in the channel direction, 여기에서 한 셀의 플로팅 게이트 및 스플릿게이트가 인접한 다른 셀의 플로팅 게이트 및 스플릿게이트와 채널방향을 따라 교대로 배열되고, 또한 한 셀의 불순물확산층이 인접한 다른 셀의 스플릿게이트와 용량결합함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치.Here, the floating gate and the split gate of one cell are alternately arranged along the channel direction with the floating gate and the split gate of another adjacent cell, and the impurity diffusion layer of one cell is capacitively coupled with the split gate of another adjacent cell. Nonvolatile semiconductor memory device. 제1항에 있어서, 한 셀의 스플릿게이트가 플로팅 게이트와 소정의 간격을 두고 자기정합적으로 형성되어 있는 불휘발성 반도체 기억장치.The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a split gate of one cell is formed in a self-aligning manner at a predetermined distance from the floating gate. 제1항에 있어서, 한 셀의 불순물확산층이 그 셀의 플로팅 게이트와 용량결합되어 있는 한편, 그 셀의 스플릿게이트와는 용량결합되어 있지 않은 불휘발성 반도체 기억장치.2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the impurity diffusion layer of one cell is capacitively coupled to the floating gate of the cell, while the cell is not capacitively coupled to the split gate of the cell. 제1항에 있어서, 서로 인접한 플로팅 게이트 사이의 반도체 기판에 형성된 트렌치내에, 스플릿게이트가 제2절연막을 개재하여 형성되어 있는 불휘발성 반도체 기억장치.The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a split gate is formed in a trench formed in a semiconductor substrate between adjacent floating gates via a second insulating film. 제4항에 있어서, 한 셀의 불순물확산층이, 반도체기판 표면층으로부터 트렌치의 측벽을 따라 연장되며 스플릿게이트에 인접하게 배치되어 있는 불휘발성 반도체 기억장치.The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein the impurity diffusion layer of one cell extends from the semiconductor substrate surface layer along the sidewall of the trench and is disposed adjacent to the split gate. 제1항에 있어서, 측벽 스페이서가 한 셀 및 인접한 다른 셀의 플로팅 게이트의 측벽상에 형성되고, 트렌치가 한 셀 및 인접한 다른 셀의 측벽 스페이서 사이에 형성되고 또한 불순물확산층이 각각의 측벽 스페이서 아래의 반도체기판 표면층에 형성되어 있는 불휘발성 반도체 기억장치.2. A sidewall spacer according to claim 1, wherein sidewall spacers are formed on the sidewalls of floating gates of one cell and another adjacent cell, a trench is formed between the sidewall spacers of one cell and another adjacent cell and an impurity diffusion layer is provided below each sidewall spacer. A nonvolatile semiconductor memory device formed on a surface layer of a semiconductor substrate. 제1항에 있어서, 복수개의 셀이 채널방향을 따라 형성되고, 한 셀의 불순물확산층이 그 셀의 드레인으로서 또한 인접한 다른 셀의 소스로서 기능하는 불휘발성 반도체 기억장치.The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of cells are formed along the channel direction, and an impurity diffusion layer of one cell functions as a drain of the cell and as a source of another adjacent cell. 제1항에 있어서, 복수개의 셀이 채널방향을 따라 형성되고, 상기 복수개의 셀의 제어게이트가 단일 제어게이트로 구성되어 있는 불휘발성 벤도체 기억장치.2. The nonvolatile venous conductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of cells are formed along a channel direction, and control gates of the plurality of cells are composed of a single control gate. 제 1항에 있어서, 복수개의 셀이 채널방향에 직교하는 Y방향을 따라 형성되고, 상기 복수개의 셀이 단일 불순물확산층을 통해 전기적으로 접속되어 있는 불휘발성 반도체 기억장치.2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of cells are formed along the Y direction orthogonal to the channel direction, and the plurality of cells are electrically connected through a single impurity diffusion layer. 제 1항에 있어서, 복수개의 셀이 채널방향에 직교하는 Y방향을 따라 형성되고, 상기 복수개의 셀이 단일 스플릿게이트를 통해 전기적으로 접속되어 있는 불휘발성 반도체 기억장치.The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of cells are formed along a Y direction orthogonal to the channel direction, and the plurality of cells are electrically connected through a single split gate. 제 1항에 있어서, 플로팅 불순물확산층이, 한 셀의 스플릿게이트 및 플로팅 게이트 사이의 반도체기판 표면층내에 형성되어 있는 불휘발성 반도체 기억장치.2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the floating impurity diffusion layer is formed in a semiconductor substrate surface layer between the split gate and the floating gate of one cell. 제 11항에 있어서, 한 셀의 불순물확산층은 드레인으로서 기능하고, 인접한 다른 셀의 불순물확산층은 상기 한 셀의 소스로서 기능하고, 또한 상기 한 셀의 프로팅 불순물확산층은 그 셀로부터 데이터를 독출할때에, 그 셀의 드레인의 연장으로서 기능하는 불휘발성 반도체 기억장치.12. The cell of claim 11, wherein the impurity diffusion layer of one cell functions as a drain, the impurity diffusion layer of another adjacent cell functions as a source of the one cell, and the floating impurity diffusion layer of the one cell can read data from the cell. And a nonvolatile semiconductor memory device serving as an extension of the drain of the cell. 제 11항에 있어서, 한 셀의 불순물확산층은 드레인으로서 기능하고, 인접한 다른 셀의 불순물확산층은 상기 한 셀의 소스로서 기능하고, 또한 상기 한 셀의 플로팅 불순물확산층은 그 셀로부터 데이터를 독출할때에, 그 셀의 소스의 연장으로서 기능하는 불휘발성 반도체 기억장치.12. The method of claim 11, wherein the impurity diffusion layer of one cell functions as a drain, the impurity diffusion layer of another adjacent cell functions as a source of the one cell, and the floating impurity diffusion layer of the one cell when reading data from the cell. A nonvolatile semiconductor memory device which functions as an extension of the source of the cell. 제 1항의 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 독출하는 방법으로서,A method of reading data from a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, 한 셀로부터의 데이터 독출이, 한 셀의 불순물확산층을 접지하고 인접한 다른 셀의 불순물확산층에 전압을 인가하거나 또는 상기 한 셀의 불순물확산층에 전압를 인가하고 상기 인접한 다른 셀의 불순물확산층을 접지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 독출하는 방법.Data reading from one cell is performed by grounding the impurity diffusion layer of one cell and applying a voltage to the impurity diffusion layer of another cell or applying a voltage to the impurity diffusion layer of the one cell and grounding the impurity diffusion layer of another adjacent cell. A method of reading data from a nonvolatile semiconductor memory, characterized in that. 제 1항의 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 독출하는 방법으로서,A method of reading data from a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, 한 셀로부터의 데이터 독출이, 그 셀의 스플릿게이트에 전압를 인가하고 인접한 다른 셀의 스플릿게이트에 전압을 인가하지 않음에 의해 상기 인접한 다른 셀로부터 상기 한 셀을 격리함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 독출하는 방법.Non-volatile semiconductor, characterized in that the reading of data from one cell is achieved by isolating the one cell from another adjacent cell by applying a voltage to the splitgate of that cell and not applying a voltage to the splitgate of another adjacent cell. How to read data from storage. 제 1항의 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법으로서,A method of writing data into a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, 데이터의 기입이, 한 셀의 플로팅 게이트와 불순물확산층 사이에 또는 플로팅 게이트와 반도체기판 사이에 흐르는 FN 터널전류를 이용함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법.A method of writing data into a nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that the data is written by using an FN tunnel current flowing between the floating gate and the impurity diffusion layer of one cell or between the floating gate and the semiconductor substrate. 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 소거하는 방법으로서,As a method of erasing data from a nonvolatile semiconductor memory device, 제 16항의 방법에 의해 데이터를 기입한 후에. 선택된 원하는 셀의 플로팅 게이트와 불순물확산층 사이에 또는 데이터가 플로팅 게이트와 반도체기판 사이에 흐르는 FN 터널전류를 이용하여 소거되는 것을 것을 특징으로 하는, 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 소거하는 방법.After writing the data by the method of claim 16. A method for erasing data from a nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that the data is erased using a FN tunnel current flowing between the floating gate and the impurity diffusion layer of the selected desired cell or between the floating gate and the semiconductor substrate. 제 1항의 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법으로서,A method of writing data into a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, 한 셀로의 데이터 기입이, 상기 한 셀의 불순물확산층에 소정의 전위를 인가하고, 다른 셀의 불순물확산층을 접지함에 의해 전류를 흐르게 하고, 또한 스플릿게이트에 제 1 전류를 인가하여 스플릿게이트와 대향하는 채널영역을 약반전상태로 하여 스플릿게이트의 단부로부터 열전자를 주입함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법.Writing data into one cell causes a current to flow by applying a predetermined potential to the impurity diffusion layer of one cell, grounding the impurity diffusion layer of another cell, and applying a first current to the splitgate to face the splitgate. A method of writing data into a nonvolatile semiconductor memory device, characterized by injecting hot electrons from an end portion of a split gate with the channel region in a weakly inverted state. 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 소거하는 방법으로서,As a method of erasing data from a nonvolatile semiconductor memory device, 제 18항의 방법에 의해 데이터를 기입한 후에, 선택된 원하는 셀의 플로팅 게이트와 불순물확산층 사이에 또는 플로팅 게이트와 반도체 기판 사이 흐르는 FN 터널전류를 이용함으로써 데이터가 소거되는 것을 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 소거하는 방법.19. After writing data by the method of claim 18, the data is erased by using an FN tunnel current flowing between the floating gate and the impurity diffusion layer of the selected desired cell or between the floating gate and the semiconductor substrate. Method of erasing data from the device. 제 1항의 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법으로서,A method of writing data into a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, 한 셀로의 데이터 기입이, 상기 한 셀의 불순물확산층에 소정의 전위를 인가하고 다른 셀의 불순물확산층을 접지함에 의해 전류를 흐르게 하고, 또한 스플릿게이트에 제 2 전위를 인가하여 스플릿게이트와 대향하는 채널영역을 약반전상태로 하여 상기 한 셀의 스플릿게이트의 단부로부터 열전자를 주입함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치에 데이터를 기입하는 방법.Writing data into one cell causes a current to flow by applying a predetermined potential to the impurity diffusion layer of one cell and grounding the impurity diffusion layer of another cell, and applying a second potential to the splitgate to face the splitgate. A method of writing data into a nonvolatile semiconductor memory device, characterized by injecting hot electrons from an end portion of a split gate of one cell with an area in an inverted state. 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 소거하는 방법으로서,As a method of erasing data from a nonvolatile semiconductor memory device, 제 20항의 방법에 의해 데이터를 기입한 후에, 선택된 원하는 셀의 플로팅 게이트와 불순물확산층 사이에 또는 플로팅 게이트와 반도체기판 사이에 흐르는 FN 터널전류를 이용함으로써 데이터가 소거되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치로부터 데이터를 소거하는 방법.21. After writing data by the method of claim 20, the data is erased by using an FN tunnel current flowing between the floating gate and the impurity diffusion layer of the selected desired cell or between the floating gate and the semiconductor substrate. Method of erasing data from the device. 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법으로서,As a manufacturing method of a nonvolatile semiconductor memory device, (a1) 반도체기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 적어도 2개의 플로팅 게이트를, 제 1 절연막을 개재하여, 채널방향으로 그들간에 소정의 간격을 두고 형성하는 단계;(a1) forming at least two floating gates at a predetermined interval therebetween in the channel direction via the first insulating film to form at least two cells on the semiconductor substrate; (b1) 반도체기판상에, 채널방향을 따라서 각각의 플로팅 게이트의 일측에 제 2 절연막을 개재하여 2개의 스플릿게이트를 형성하는 단계;(b1) forming two split gates on the semiconductor substrate via a second insulating film on one side of each floating gate in a channel direction; (c1) 한 셀의 플로팅 게이트 및 인접한 다른 셀의 스플릿게이트와의 사이의 반도체기판 표면층에 불순물확산층을 형성함으로써, 그 불순물확산층이 한 셀의 플로팅 게이트 및 인접한 다른 셀의 스플릿게이트와 용량결합되도록 하는 단계; 및(c1) forming an impurity diffusion layer in the surface layer of the semiconductor substrate between the floating gate of one cell and the split gate of another cell so that the impurity diffusion layer is capacitively coupled with the floating gate of one cell and the split gate of another cell; step; And (d1) 각각의 플로팅 게이트상에 제 3 절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법.(d1) A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device comprising forming a control gate on each floating gate via a third insulating film. 제 22항에 있어서, 단계(c1)에서 불순물확산층의 형성과 동시에, 한 셀의 플로팅 게이트와 스플릿게이트 사이의 반도체기판 표면층에 플로팅 불순물확산층을 형성함으로써, 상기 플로팅 불순물확산층이 상기 한 셀의 플로팅 게이트 및 스플릿게이트와 용량결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법.23. The floating impurity diffusion layer of claim 22, wherein the floating impurity diffusion layer is formed on the semiconductor substrate surface layer between the floating gate and the split gate of one cell at the same time as the formation of the impurity diffusion layer in step (c1). And a capacitively coupled with the split gate. 제 22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이며,The floating gate is a laminated structure consisting of two conductive layers, 제 1 도전층을 형성하는 단계;Forming a first conductive layer; 적어도 제 1 도전층상에 도전성물질층을 퇴적하는 단계;Depositing a layer of conductive material on at least the first conductive layer; 상기 도전성물질층상에 원하는 형태의 질화물막을 형성하고, 상기 질화물막의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming a nitride film of a desired shape on the conductive material layer and forming sidewall spacers on sidewalls of the nitride film; And 질화물막 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 도전성물질을 에칭함으로써 제 2 도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 상기 플로팅 게이트가 형성되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법.And a floating gate is formed by self-aligning a second conductive layer by etching a conductive material using a nitride film and sidewall spacers as a mask. 제 22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이며,The floating gate is a laminated structure consisting of two conductive layers, 제 1 도전성물질층, 산화물막 및 질화물막을 순차적으로 형성하고, 마스크를 이용하여 이 막들을 원하는 형태로 에칭하여 제 1 도전층을 형성하는 단계;Sequentially forming a first conductive material layer, an oxide film, and a nitride film, and etching the films in a desired shape using a mask to form a first conductive layer; 제 1 도전층에 형성된 스페이스내에 절연막을 매립하고, 산화물막 및 질화물막을 제거하는 단계; 및Embedding an insulating film in a space formed in the first conductive layer, and removing the oxide film and the nitride film; And 산화물막 및 질화물막이 제거된 부분에 도전성물질을 매립하여 제 2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 상기 플로팅 게이트가 형성되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법..A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that the floating gate is formed by embedding a conductive material in a portion where an oxide film and a nitride film are removed to form a second conductive layer in a self-aligning manner. 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법으로서,As a manufacturing method of a nonvolatile semiconductor memory device, (a2) 반도체기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 적어도 2개의 플로팅 게이트를, 제 1 절연막을 개재하여, 채널방향으로 그들간에 소정의 간격을 두고 형성하는 단계;(a2) forming at least two floating gates at a predetermined interval therebetween in the channel direction via the first insulating film to form at least two cells on the semiconductor substrate; (b2) 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트상에 형성된 마스크를 이용하여 불순물을 비스듬한 방향으로부터 이온주입함으로써, 각각의 플로팅 게이트의 일측의 반도체기판 표면층에 불순물확산층을 형성하는 단계;(b2) forming an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate surface layer on one side of each floating gate by using a floating gate as a mask or implanting impurities from an oblique direction using a mask formed on the floating gate; (c2) 각각의 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트상에 형성된 마스크를 이용하여, 불순물확산층의 일부를 포함하는 반도체기판에 2개의 트렌치를 형성하는 단계;(c2) forming two trenches in the semiconductor substrate including a part of the impurity diffusion layer using each floating gate as a mask or using a mask formed on the floating gate; (d2) 트렌치의 측면 및 저면에 제2절연막을 형성하는 단계;(d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) 트렌치에 도전성물질을 매립함으로써 스플릿게이트 2개를 형성하는 단계; 및(e2) forming two split gates by embedding a conductive material in the trench; And (f2) 각각의 플로팅 게이트상에 제 3절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법.(f2) forming a control gate on each floating gate with a third insulating film interposed therebetween. 제 26항에 있어서, 트렌치는 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 방법.27. The method of claim 26, wherein the trench is formed self-aligning using a floating gate as a mask. 제 26항에 있어서, 스플릿게이트는 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 방법.27. The method of claim 26, wherein the splitgate is formed self-aligning using the floating gate as a mask. 제 26항에 있어서, 단계 (f2)는, 트렌치에 매립된 도전성 물질을 소정의 두께만큼 제거하여 스플릿게이트를 제공하는 단계 및 도전성물질이 제거된 부분에 절연막을 매립하여 상기 스플릿게이트의 상부 표면을 덮는 단계를 포함하는 방법.27. The method of claim 26, wherein step (f2) comprises removing the conductive material embedded in the trench by a predetermined thickness to provide a split gate and embedding an insulating film in the portion where the conductive material has been removed to thereby form an upper surface of the split gate. Covering the step. 제 26항에 있어서, 플로팅 게이트의 표면레벨이 스플릿게이트상의 절연막의 표면레벨과 거의 같고 또한 상기 절연막이 플로팅 게이트와 겹쳐지지 않는 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 26, wherein the surface level of the floating gate is approximately equal to the surface level of the insulating film on the split gate and the insulating film does not overlap with the floating gate. 제 26항에 있어서, 스플릿게이트의 표면레벨이 반도체기판의 표면레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 26, wherein the surface level of the split gate is lower than the surface level of the semiconductor substrate. 제26항에 있어서, 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이고, 상기 플로팅 게이트는:27. The method of claim 26, wherein the floating gate is a laminated structure consisting of two conductive layers, wherein the floating gate is: 제1도전층을 형성하는 단계;Forming a first conductive layer; 적어도 제1도전층상에 도전성물질을 퇴적하는 단계;Depositing a conductive material on at least the first conductive layer; 상기 도전성물질층상에 원하는 형태의 질화물막을 형성하고, 상기 질화물막의 측벽에 측벽 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming a nitride film of a desired shape on the conductive material layer and forming sidewall spacers on sidewalls of the nitride film; And 질화물막 및 측벽 스페이서를 마이크로서 이용하여 도전성물질을 에칭함으로써 제 2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.And self-aligning the second conductive layer by etching the conductive material using the nitride film and the sidewall spacer as a micro. 제26항에 있어서, 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이고, 상기 플로팅 게이트는:27. The method of claim 26, wherein the floating gate is a laminated structure consisting of two conductive layers, wherein the floating gate is: 제1도전성물질층, 산화물막 및 질화물막을 순차적으로 형성하고, 마스크를 이용하여 이 막들을 원하는 형태로 에칭하여 제1도전층을 형성하는 단계;Sequentially forming a first conductive material layer, an oxide film, and a nitride film, and etching the films in a desired shape using a mask to form a first conductive layer; 제1도전층에 형성된 스페이스내에 절연막을 매립하고, 산화물막 및 질화물막을 제거하는 단계; 및Embedding an insulating film in a space formed in the first conductive layer, and removing the oxide film and the nitride film; And 산화물막 및 질화물막이 제거된 부분에 도전성물질을 매립하여 제 2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.And embedding a conductive material in a portion where the oxide film and the nitride film are removed to form a second conductive layer in a self-aligning manner. 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법으로서,As a manufacturing method of a nonvolatile semiconductor memory device, (a2) 반도체기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 적어도 2개의 플로팅 게이트를, 제1절연막을 개재하여, 채널방향으로 그들간에 소정의 간격을 두고 형성하는 단계;(a2) forming at least two floating gates at a predetermined interval therebetween in the channel direction via the first insulating film to form at least two cells on the semiconductor substrate; (b2) 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트상에 형성된 마스크를 이용하여, 불순물을 비스듬한 방향으로부터 이온주입함으로써, 각각의 플로팅 게이트의 일측의 반도체기판 표면층에 불순물확산층을 형성하는 단계;(b2) forming an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate surface layer on one side of each floating gate by implanting impurities from an oblique direction using a floating gate as a mask or a mask formed on the floating gate; (c2)′ 각각의 플로팅 게이트의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성하고, 또한 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 불순물확산층의 일부를 포함하는 반도체기판에 2개의 트렌치를 형성하는 단계;(c2) 'forming sidewall spacers on the sidewalls of each floating gate and forming two trenches in the semiconductor substrate including a portion of the impurity diffusion layer using the floating gate and the sidewall spacers as masks; (d2) 트렌치의 측변 및 저면에 제2절연막을 형성하는 단계;(d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) 트렌치를 도전성물질로 매립함으로써 스플릿게이트 2개를 형성하는 단계; 및(e2) forming two split gates by filling the trench with a conductive material; And (f2) 각각의 플로팅 게이트상에 제3절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법.(f2) forming a control gate on each floating gate via a third insulating film. 제34항에 있어서, 트렌치는 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.35. The method of claim 34, wherein the trench is formed self-aligning using a floating gate and sidewall spacers as a mask. 제 35항에 있어서, 스플릿게이트는 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the splitgate is formed self-aligning using a floating gate and sidewall spacers as a mask. 제35항에 있어서, 단계 (f2)는, 트렌치에 매립된 도전성물질을 소정의 두께만큼 제거하여 스플릿게이트를 제공하는 단계 및 도전성물질이 제거된 부분에 절연막을 매립하여 상기 스플릿게이트의 상부 표면을 덮는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein step (f2) comprises removing the conductive material embedded in the trench by a predetermined thickness to provide a split gate, and embedding an insulating film in the portion where the conductive material has been removed to form an upper surface of the split gate. Covering the process. 제35항에 있어서, 플로팅 게이트의 표면레벨이 스플릿게이트상의 절연막의 표면레벨과 거의 같고 또한 상기 절연막이 플로팅 게이트와 겹쳐지지 않는 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the surface level of the floating gate is approximately equal to the surface level of the insulating film on the split gate and the insulating film does not overlap with the floating gate. 제35항에 있어서, 스플릿게이트의 표면레벨이 반도체기판의 표면레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the surface level of the split gate is lower than the surface level of the semiconductor substrate. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이,The floating gate has a laminated structure consisting of two conductive layers, 상기 플로팅 게이트는:The floating gate is: 제1도전층을 형성하는 단계;Forming a first conductive layer; 적어도 제1도전층상에 도전성물질을 퇴적하는 단계;Depositing a conductive material on at least the first conductive layer; 상기 도전성물질층상에 원하는 형태의 질화물막을 형성하고, 상기 질화물막의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming a nitride film of a desired shape on the conductive material layer and forming sidewall spacers on sidewalls of the nitride film; And 질화물막 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 도전성물질을 에칭함으로써 제2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.And self-aligning the second conductive layer by etching the conductive material using the nitride film and the sidewall spacers as a mask. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이고,The floating gate is a laminated structure consisting of two conductive layers, 상기 플로팅 게이트는:The floating gate is: 제1도전성물질층, 산화물막 및 질화물막을 순차적으로 형성하고, 마스크를 이용하여 이 막들을 원하는 형태로 에칭하여 제1도전층을 형성하는 단계;Sequentially forming a first conductive material layer, an oxide film, and a nitride film, and etching the films in a desired shape using a mask to form a first conductive layer; 제1도전층에 형성된 스페이스내에 절연막을 매립하고, 산화물막 및 질화물막을 제거하는 단계; 및Embedding an insulating film in a space formed in the first conductive layer, and removing the oxide film and the nitride film; And 산화물막 및 질화물막이 제거된 부분에 도전성물질을 매립하여 제2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.And embedding a conductive material in a portion where the oxide film and the nitride film are removed to form a second conductive layer in a self-aligning manner. 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법,A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, (a2) 반도체기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 적어도 2개의 플로팅 게이트를, 제1절연막을 개재하여, 채널방향으로 그들간에 소정의 간격을 두고 형성하는 단계;(a2) forming at least two floating gates at a predetermined interval therebetween in the channel direction via the first insulating film to form at least two cells on the semiconductor substrate; (b2)″ 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트상에 형성된 마스크를 이용하여, 적어도 플로팅 게이트 사이의 영역에 이온을 주입하고 어닐링하는 단계;(b2) implanting and annealing at least the region between the floating gates using a floating gate as a mask or a mask formed on the floating gate; (c2)″ 각각의 플로팅 게이트의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성하고, 또한 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 2개의 트렌치를 형성함으로써, 각각의 측벽 스페이서의 아래의 반도체기판 표면층에 플로팅 불순물확산층 및 불순물확산층을 제공하는 단계;(c2) ″ forming a sidewall spacer on the sidewall of each floating gate, and forming two trenches using the floating gate and the sidewall spacer as a mask, thereby forming a floating impurity diffusion layer in the semiconductor substrate surface layer below each sidewall spacer. And providing an impurity diffusion layer; (d2) 트렌치의 측면 및 저면에 제2절연막을 형성하는 단계;(d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) 트렌치를 도전성물질로 매립함으로써 스플릿게이트 2개를 형성하는 단계; 및(e2) forming two split gates by filling the trench with a conductive material; And (f2) 각각의 플로팅 게이트상에 제3절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법.(f2) forming a control gate on each floating gate via a third insulating film. 제42항에 있어서, 트렌치는 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 방법.43. The method of claim 42, wherein the trenches are formed self-aligning using floating gates and sidewall spacers as masks. 제42항에 있어서, 스플릿게이트는 플로팅 게이트 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 방법.43. The method of claim 42 wherein the splitgate is formed self-aligning using a floating gate and sidewall spacers as a mask. 제42항에 있어서, 단계 (f2)는, 트렌치에 매립된 도전성물질을 소정의 두께만큼 제거하여 스플릿게이트를 제공하는 단계 및 도전성물질이 제거된 부분에 절연막을 매립하여 상기 스플릿게이트의 상부 표면을 덮는 단계를 포함하는 방법.43. The method of claim 42, wherein step (f2) comprises removing the conductive material embedded in the trench by a predetermined thickness to provide a split gate, and embedding an insulating film in the portion where the conductive material has been removed, thereby removing the upper surface of the split gate. Covering the step. 제42항에 있어서, 플로팅 게이트의 표면레벨이 스플릿게이트상의 절연막의 표면레벨과 거의 같고 또한 상기 절연막이 플로팅 게이트와 겹쳐지지 않는 방법.43. The method of claim 42 wherein the surface level of the floating gate is approximately equal to the surface level of the insulating film on the split gate and wherein the insulating film does not overlap with the floating gate. 제42항에 있어서, 스플릿게이트의 표면레벨이 반도체기판의 표면레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.43. The method of claim 42, wherein the surface level of the split gate is lower than the surface level of the semiconductor substrate. 제 42항에 있어서, 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이고, 상기 플로팅 게이트는:43. The method of claim 42, wherein the floating gate is a laminated structure consisting of two conductive layers, wherein the floating gate is: 제1도전층을 형성하는 단계;Forming a first conductive layer; 적어도 제1도전층상에 도전성물질을 퇴적하는 단계;Depositing a conductive material on at least the first conductive layer; 상기 도전성물질층상에 원하는 형태의 질화물막을 형성하고, 상기 질화물막의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming a nitride film of a desired shape on the conductive material layer and forming sidewall spacers on sidewalls of the nitride film; And 질화물막 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 도전성물질을 에칭함으로써 제2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.And self-aligning the second conductive layer by etching the conductive material using the nitride film and the sidewall spacers as a mask. 제 42항에 있어서, 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이고, 상기 플로팅 게이트는:43. The method of claim 42, wherein the floating gate is a laminated structure consisting of two conductive layers, wherein the floating gate is: 제1도전성물질층, 산화물막 및 질화물막을 순차적으로 형성하고, 마스크를 이용하여 그들을 원하는 형태로 에칭하여 제1도전층을 형성하는 단계;Sequentially forming a first conductive material layer, an oxide film, and a nitride film, and etching them into a desired shape using a mask to form a first conductive layer; 제1도전층에 형성된 스페이스내에 절연막을 매립하고, 산화물막 및 질화물막을 제거하는 단계; 및Embedding an insulating film in a space formed in the first conductive layer, and removing the oxide film and the nitride film; And 산화물막 및 질화물막이 제거된 부분에 도전성물질을 매립하여 제2도전층을 자기정합적으로 형성되는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.And embedding a conductive material in a portion from which the oxide film and the nitride film are removed to form a second conductive layer in a self-aligning manner. 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법으로서,As a manufacturing method of a nonvolatile semiconductor memory device, (a2) 반도체기판상에 적어도 2개의 셀을 형성하기 위하여, 적어도 2개의 플로팅 게이트를, 제1절연막을 개재하여, 채널방향으로 그들간에 소정의 간격을 두고 형성하는 단계;(a2) forming at least two floating gates at a predetermined interval therebetween in the channel direction via the first insulating film to form at least two cells on the semiconductor substrate; (b2)'' 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하거나 또는 플로팅 게이트상에 형성된 마스크를 이용하여, 적어도 플로팅 게이트 사이의 영역에 이온을 주입하고 어닐링하는 단계;(b2) implanting and annealing at least the regions between the floating gates using a floating gate as a mask or a mask formed on the floating gate; (c2)''' 적어도 플로팅 게이트 사이에 2개의 트렌치를 형성함으로써, 트렌치의 측면을 따라 연장된 플로팅 게이트의 단부 아래로, 플로팅 불순물확산층 및 불순물확산층을 각각 제공하는 단계;(c2) '' 'forming a trench between at least the floating gate, thereby providing a floating impurity diffusion layer and an impurity diffusion layer, respectively, below the end of the floating gate extending along the side of the trench; (d2) 트렌치의 측면 및 저면에 제2절연막을 형성하는 단계;(d2) forming a second insulating film on the side and bottom of the trench; (e2) 트렌치를 도전성물질로 매립함으로써 스플릿게이트 2개를 형성하는 단계; 및(e2) forming two split gates by filling the trench with a conductive material; And (f2) 각각의 플로팅 게이트상에 제3절연막을 개재하여 제어게이트를 형성하는 단계를 포함하는, 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법.(f2) forming a control gate on each floating gate via a third insulating film. 제50항에 있어서, 트렌치는 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 방법.51. The method of claim 50, wherein the trench is formed self-aligning using a floating gate as a mask. 제50항에 있어서, 스플릿게이트는 플로팅 게이트를 마스크로서 이용하여 자기정합적으로 형성되는 방법.51. The method of claim 50, wherein the splitgate is formed self-aligning using the floating gate as a mask. 제50항에 있어서, 단계(f2)는, 트렌치에 매립된 도전성물질을 소정의 두께만큼 제거하여 스플릿게이트를 제공하는 단계 및 도전성물질이 제거된 부분에 절연막을 매립하여 상기 스플릿게이트의 상부 표면을 덮는 단계를 포함하는 방법.51. The method of claim 50, wherein step (f2) comprises removing the conductive material embedded in the trench by a predetermined thickness to provide a split gate, and embedding an insulating film in the portion where the conductive material has been removed to cover the upper surface of the split gate. Covering the step. 제50항에 있어서, 플로팅 게이트의 표면레벨이 스플릿게이트상의 절연막의 표면레벨과 거의 같고 또한 상기 절연막이 플로팅 게이트와 겹쳐지지 않는 방법.51. The method of claim 50, wherein the surface level of the floating gate is approximately equal to the surface level of the insulating film on the split gate and the insulating film does not overlap with the floating gate. 제50항에 있어서, 스플릿게이트의 표면레벨이 반도체기판의 표면레벨보다 낮은 방법.51. The method of claim 50, wherein the surface level of the split gate is lower than the surface level of the semiconductor substrate. 제50항에 있어서, 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이고, 상기 플로팅 게이트는:51. The method of claim 50, wherein the floating gate is a stacked structure consisting of two conductive layers, wherein the floating gate is: 제1도전층을 형성하는 단계;Forming a first conductive layer; 적어도 제1도전층상에 도전성물질을 퇴적하는 단계;Depositing a conductive material on at least the first conductive layer; 상기 도전성물질층상에 원하는 형태의 질화물막을 형성하고, 상기 질화물막의 측벽상에 측벽 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming a nitride film of a desired shape on the conductive material layer and forming sidewall spacers on sidewalls of the nitride film; And 질화물막 및 측벽 스페이서를 마스크로서 이용하여 도전성물질을 에칭함으로써 제 2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.And self-aligning the second conductive layer by etching the conductive material using the nitride film and the sidewall spacers as a mask. 제50항에 있어서, 플로팅 게이트는 2개의 도전층으로 이루어진 적층구조이고, 상기 플로팅 게이트는:51. The method of claim 50, wherein the floating gate is a stacked structure consisting of two conductive layers, wherein the floating gate is: 제1도전성 물질층, 산화물막 및 질화물막을 순차적으로 형성하고, 마스크를 이용하여 그들을 원하는 형태로 에칭하여 제1도전층을 형성하는 단계;Sequentially forming a first conductive material layer, an oxide film, and a nitride film, and etching them into a desired shape using a mask to form a first conductive layer; 제1도전층에 형성된 스페이스내에 절연막을 매립하고, 산화물막 및 질화물막을 제거하는 단계; 및Embedding an insulating film in a space formed in the first conductive layer, and removing the oxide film and the nitride film; And 산화물막 및 질화물막이 제거된 부분에 도전성물질을 매립하여 제2도전층을 자기정합적으로 형성하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.And embedding a conductive material in a portion from which the oxide film and the nitride film are removed to form a second conductive layer in a self-aligning manner.
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